Влияние геометрии режущей части инструмента на процесс резания

Передний угол у имеет большое значение для процесса резания. С увеличением угла у увеличивается угол скалывания, а это приводит к уменьшению сопротивления процессу резания и соответственно к облегчению врезания режущего клина в материал, уменьшению деформации срезаемого слоя, облегчению схода стружки. Это следует из формулы К. А. Зворыкина для угла скалывания р:

где р и р, — углы внешнего и внутреннего трения соответственно.

Понятие угла скалывания справедливо для определенных процессов образования стружки. Но увеличивать передний угол без ограничений нельзя, так как увеличение его приводит к уменьшению угла заострения, а он влияет на прочность резца, снижает стойкость РК и уменьшает интенсивность отвода теплоты из зоны резания.

Передний угол равен нулю, если следы основной плоскости и передней поверхности совпадают.

Оптимальное значение переднего угла определяется опытным путем в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого и инструментального материала, количественных значений параметров режима резания: v — скорости резания, 5 — подачи, t — глубины резания — и других условий обработки. Возможные значения переднего угла находятся в пределах от минус 40 до 30°. Для упрочнения режущего клина, особенно изготовленного из хрупких материалов, на передней поверхности затачивают фаску с нулевым или отрицательным (до минус 5°) передним углом у_ф, шириной /, зависящей от подачи.

Для обработки твердых материалов применяют нулевые или даже отрицательные (до минус 15°) передние углы. Так, например, для обработки закаленной стали принимают у = -15°.

При обработке вязких материалов, которые при небольших пределах прочности а_в дают большое удлинение 8, применяют большие значения передних углов: у = 15^-2°.

При обработке жаропрочных никелевых и титановых сплавов значение переднего угла у принимают равным 5—10°.

Малые значения передних углов в этом случае связаны с характером стружкообразования. Для обработки алюминия и его сплавов и сплавов магния принимают у = 15-^30°.

Главный задний угол а необходим для образования углового зазора между поверхностью резания и задней поверхностью инструмента. Увеличение угла а уменьшает трение между задней поверхностью резца и поверхностью резания, уменьшает износ резца и нагревание.

В сложных режущих инструментах минимальное значение главного заднего угла a_mjn = 1,5²°. Для резцов a_min = 6-ь8°(10°).

Увеличивать задний угол без ограничений нельзя, так как режущий клин получается ослабленным.

При обработке мягких и вязких материалов, а также чистовой обработке значение главного заднего угла резца принимают большим, при обработке твердых и хрупких материалов — меньшим.

Главный угол в плане <�р оказывает существенное влияние на прочность, стойкость резца, силу резания и шероховатость обработанной поверхности. С уменьшением угла ф увеличивается длина активной части РК (ширина срезаемого слоя Ь) и уменьшается толщина срезаемого слоя а, что уменьшает термодинамическую нагрузку резца (рис. 3.5, а).

Уменьшение угла ф положительно с точки зрения стойкости резца, его прочности, лучшего отвода теплоты от вершины, так как увеличивается угол е (рис. 3.5, б).

Вспомогательный угол в плане ф, служит для уменьшения трения вспомогательной задней поверхности инструмента об обработанную поверхность детали. С уменьшением угла ф, увеличиваются прочность и стойкость режущего инструмента, а также угол у, и улучшаются условия работы вспомогательной режущей кромки.

Рис. 35. Влияние угла в плане ср.

а — толщина срезаемого слоя; b — ширина срезаемого слоя; (р — главный угол в плане; (р, — вспомогательный угол в плане; #_тах— высота остаточных гребешков; S — ширина остаточных гребешков, численно равная величине подачи; t — глубина резания Угол q>j окалывает влияние на высоту #_шах остаточных гребешков на обработанной поверхности, величина которых возрастает с увеличением (p_t и подачи S (рис. 3.5, я), так как.

Угол наклона главной режущей кромки X влияет на направление схода стружки. Его назначение — отвести стружку в удобном направлении. При отрицательном угле X стружка идет в сторону необработанной поверхности. При положительном угле X стружка стремится в сторону обработанной поверхности. Резание облегчается, так как стружка уходит из зоны резания. Для обычных резцов значение угла наклона главной режущей кромки — 3—5°. Применение положительного угла наклона особенно целесообразно при работе с ударами, например, при обработке шлицевых поверхностей, когда припуск на обработку неравномерный, а также при строгании. При положительном значении угла X ударная сила в момент врезания приходится не на вершину резца, а на более прочное место режущей кромки, удаленное от вершины.