Выбор значений передних и задних углов

Выбор значений передних и задних углов

Влияние углов заточки инструмента на его стойкость установлено теорией резания. Характер зависимости стойкости инструмента от величины переднего у и заднего а углов экстремальный, что связано с противоречивым влиянием их значений на температуру резания. С увеличением углов у и а уменьшается работа резания и трения и уменьшается подвод теплоты к инструменту, но ухудшается отвод теплоты из-за уменьшения объема тела режущего клина. Поэтому наиболее низкая температура резания и наиболее высокая стойкость инструмента достигаются при вполне определенных значениях этих углов, которые называются оптимальными по стойкости.

При уменьшении прочности и твердости обрабатываемого материала работа резания уменьшается, а вместе с ней и подвод теплоты. Для ее эффективного отвода объем тела режущего клина может быть меньшим. Это открывает дополнительные возможности понижения температуры резания уменьшением подвода теплоты за счет увеличения у. Поэтому оптимальное но стойкости значение переднего угла зависит в основном от свойств обрабатываемого и режущего материала. Чем менее прочный и твердый обрабатываемый материал, чем выше теплопроводность обрабатываемого и режущего материала, тем больше оптимальные по стойкости значения передних углов (табл. 2.1).

Проектирование рабочей части   Влияние заднего угла на стойкость инструмента более сильное, чем переднего, и определяется не только температурным фактором, но и геометрическим. С увеличением заднего угла от α’ до α» (рис. 2.14) увеличивается объем тела режущего клина, который необходимо истереть (от abc до ade) до наступления катастрофического износа (предельной ширины Л площадки износа на задней поверхности). Стойкость инструмента при этом повышается. Поэтому в случаях преобладающего износа по задней поверхности при достаточно низких температурах резания (малая толщина среза при сливной стружке, обработка материалов, дающих стружку надлома) для увеличения стойкости инструмента задний угол целесообразно увеличивать. В связи с изложенным считают, что оптимальные значения задних углов зависят в основном от толщины среза. Чем тоньше срез, тем больше оптимальное по стойкости значение заднего угла (табл. 2.2). Проектирование рабочей части Проектирование рабочей части

У всех режущих инструментов из одною и того же режущею ма!ериала, работающих в одинаковых условиях, оптимальные по стойкости значения передних и задних углов одинаковы, так как в основе конструкции любого из них лежит практически одинаковый режущий клин. Только иногда особенности конструкции и условий работы некоторых инструментов могут вносить коррективы в эгот оптимальный ряд значений. Так, при малой толщине среза, свойственной развертыванию, передний угол γ’ или γ» слабо влияет на работу резания, поскольку большое удельное значение в работе имеет цилиндрический участок передней поверхности с нулевым и отрицательными передними углами как следствие округления режущей кромки по дуге радиусом р≈0,015 мм (рис. 2.15). При больших значениях задних углов быстро нарастает радиальный износ режущих зубьев, главные режущие кромки понижаются, основная работа резания переходит на уступы у вершин зубьев, образовавшиеся в результате износа режущих кромок. Неблагоприятная геометрия этих уступов приводит к быстрому нарастанию их износа и понижению стойкости развертки.

  В процессе проектирования инструмента передние и задние углы назначают оптимальными по стойкости, что повышает его экономичность и при необходимости позволяет за счет некоторого понижения стойкости повысить скорость резания, а значит, и производительность обработки. Однако есть ряд ограничений, не позволяющих обеспечить это требование:   а) прочность режущего клина; б)  точность обработки; в)  особенности конструкции инструмента; г)   особенности условий работы инструмента.  

Проектирование рабочей части

По условию прочности передние и задние углы у твердосплавных инструментов меньше, чем у быстрорежущих. Передние углы могут быть даже отрицательными, чтобы заставить твердый сплав работать на сжатие и тем самым повысить прочность инструмента, испытывающего большие статические и особенно динамические нагрузки. В еще большей мере это относится к инструментам из керамики и сверхтвердых материалов. Их передние углы почти всегда отрицательные (см. табл. 2.1).  

Во многих случаях, когда условия работы не очень тяжелые, удовлетворительные результаты достигаются заточкой на передней поверхности вдоль режущей кромки упрочняющей фаски шириной 1,5—2,0 толщины среза с отрицательным передним углом. Это предпочтительнее отрицательного переднего угла на всей передней поверхности, так как сочетается упрочнение режущей кромки с относительно легким отделением срезаемого слоя при положительном основном переднем угле. Однако при толщине среза до 0,1 мм фаску не только невозможно выполнить, но она и не эффективна. Поэтому у таких инструментов, особенно инструментов из СТМ, передний угол отрицательный на всей передней поверхности. Большие ро абсолютной величине отрицательные значения передних углов позволяют увеличить задние углы (см, табл. 2.2) и тем самым значительно повысить стойкость инструментов, работающих с толщиной среза до 0,1 мм. Прочность режущего клина при этом не уменьшается, так как материал режущего клина у режущей кромки работает на сжатие.

Дня предотвращения поломок зубьев значительно меньше оптимальных по стойкости задние углы у метчиков. В случае больших значений углов при вывертывании метчика в зазор между его затылочными поверхностями и деталью попадает стружка или корни стружек при нарезании глухих отверстий заклиниваются, и зубья метчика разрушаются (рис. 2.16). Положение можно исправить, изменив форму затылочных поверхностей: седлообразное затылование или плоская заточка (рис. 2.17).

   

Проектирование рабочей части

   

Проектирование рабочей части

   

Ограничения но точности свойственны фасонным инструментам, профиль которых не корректируют на величину ошибок, привносимых передними и задними углами (рис. 2.18). В этом случае значения углов меньше оптимальных по стойкости, например, у зуборезных долбяков и фрез. Малы задние углы и у протяжек для замкнутых контуров, так как при больших задних углах после каждой переточки по передним поверхностям зубьев сильно уменьшаются поперечные размеры протяжки. Эти малые значения задних углов позволяют увеличить число переточек протяжки, поэтому их можно назвать оптимальными по суммарной размерной стойкости.

Проектирование рабочей части

Конструкция фасонных резцов и фрез сама по себе не позволяет обеспечить оптимальные по стойкости значения нормальных передних и задних углов во всех точках режущей кромки. Передние углы — углы между двумя плоскостями: передней и основной. Поскольку отдельные участки режущей кромки расположены под разными углами к линии пересечения этих плоскостей, то нормальные передние углы у этих кромок измеряются в разных направлениях между указанными плоскостями и не могут быть одинаковыми. Задние углы указанных инструментов образуются за счет наклона задних поверхностей поворотом режущего клина вокруг линии, параллельной оси обрабатываемой детали или инструмента. Поэтому нормальные задние углы, измеренные в направлениях, не перпендикулярных этой линии, тоже разные.

Своеобразная форма передних и задних поверхностей стандартных спиральных сверл, а также расположение их рабочих поверхностей относительно друг друга приводят к тому, что передний и задний углы вдоль главных режущих кромок переменные, а передний угол на поперечной режущей кромке (перемычке) даже отрицательный.

Условия работы инструмента часто не допускают реализации передних углов, оптимальных по стойкости. Так, сила резания, воздействующая на инструмент в сторону поверхности резания, при больших передних углах и отсутствии надлежащего противодействия (поддержки инструмента со стороны задней поверхности) затягивает режущий клин инструмента в тело детали. Обработанная поверхность становится волнистой. Поэтому у таких инструментов, например, протяжек одностороннего резания с направлением по стороне, противоположной зубьям (шпоночные протяжки), передние углы более 15° не назначают.

При малых толщинах среза, соизмеримых с радиусом округления режущей кромки инструмента (см. рис. 2.15), влияние переднего угла на силу и работу резания, а стало быть, и на подвод теплоты к режущему клину незначительные. Температура резания и стойкость инструмента определяются в основном тенлоотводящей способностью режущего клина. Потому для чистовых инструментов, таких, как развертки, калибрующие зубья протяжек, передний угол более 10—15° не рекомендуется.

Оптимальные по стойкости вспомогательные задние углы и ограничения по их назначению такие же, как и для главных. Например, вспомогательные задние углы сверл, зенкеров, разверток по условию точности обработки равны нулю, а у метчиков — не более 10—20 Часто встречаются технологические ограничения: приемлемые но стойкости, с учетом ограничений по точности обработки, вспомогательные задние углы нельзя образовать. Примером могут служить шлицевые протяжки с прямобочным профилем.

Возможности оптимизации передних углов инструментов с многогранными неперетачиваемыми пластинами несколько ограничены. Пластины устанавливаются в корпусах таким образом, чтобы за счет их поворота обеспечить нужные задние углы. Передние углы в таких случаях будут изменяться на угол поворота пластины. Поэтому чтобы расширить возможности приближения передних углов таких инструментов к оптимальным значениям, выпускаемые на рынок пластины имеют разные задние углы. 0, 3, 5, 7, 11, 15, 18, 20, 25, 27, 30°. Передняя поверхность пластин плоская, параллельная основанию пластины (γ=0), либо с выкружкой с передним углом но ней 12 или 15°. У пластин с положительным передним углом на передней поверхности вдоль режущей кромки расположена упрочняющая фаска, параллельная основанию пластины или наклоненная к нему под углом — 7°.

Смотрите также

Добавить комментарий

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