4. Влияние углов резца на резание.

      Углы  режущей части резца, определяющие его геометрическую форму, сильно влияют на резание.

      Главный задний угол α предназначен для уменьшения трения задней поверхности резца  о поверхность резания. Но чрезмерное увеличение заднего угла может привести к снижению прочности наиболее нагруженной части резца и быстрому его разрушению. В практике угол α обычно выбирают в пределах 6... 12°.

      Передний  угол γ играет важную роль при резании  и в значительной степени определяет стойкость резца. С его увеличением облегчается врезание резца в обрабатываемый материал, уменьшаются деформация срезаемого слоя, силы резания и затрата мощности. Но увеличение переднего угла (уменьшение угла резания δ) уменьшает угол заострения β и, следовательно, ослабляет режущую часть резца, ухудшает отвод тепла. При обработке твердых и хрупких материалов применяют резцы с небольшими и даже отрицательным передними углами, а обрабатывая мягкие и пластичные материалы». резцы с большими передними углами. В практике чаще всего используют резцы с передними углами от —10 до +20°.

      Главный угол в плане φ существенно  влияет на стойкость резца и шероховатость обработанной поверхности. С уменьшением в определенных пределах угла φ стойкость резца возрастает, шероховатость обработанной поверхности уменьшается. Чаще всего его выбирают в пределах 30...90°.

      Оптимальные значения углов резцов и другого  режущего инструмента для обработки  различных материалов в зависимости  от его характера, материала инструмента, размеров и формы детали определяют тю нормативам, составленным на основании многочисленных опытов.

5. Элементы режима резания и сечение срезаемого слоя

1. Элементы режима  резания

      . Основные элементы режима резания,  глубина резания, скорость резания и подача.

      Глубиной  резания t, мм, называют толщину слоя металла, снимаемого за один проход. Она определяется расстоянием между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренным перпендикулярно к последней. При продольном точении цилиндрической  поверхности.

      t=D-d/2 ,

      где D — диаметр заготовки, мм; d — диаметр обработанной поверхности,   мм.

      Скоростью резания v называют скорость главного движения . Она представляет собой  путь точки, расположенной на обрабатываемой поверхности заготовки относительно режущей кромки инструмента в единицу времени. При главном вращательном движении (точение, сверление, фрезерование)

      где D — диаметр заготовки, мм; п — частота вращения заготовки или инструмента, мин^-1.

      Подача  s — перемещение режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении подачи за один оборот или двойной ход заготовки или инструмента с соответствующими размерностями мм/об или мм/дв. ход. В зависимости от направления движения подачи она может быть продольной, поперечной, наклонной, вертикальной, тангенциальной, круговой и др.

7 Силы резания и  мощность, затрачиваемая  на резание при  точении

      1. Силы резания при  точении. Срезая стружку, резец преодолевает сопротивление обрабатываемого материала резанию и силы трения стружки о переднюю поверхность резца и задних его поверхностей об обрабатываемую заготовку. Равнодействующую сил, действующих на резец, называют равнодействующей силой резания R. Ее величина и направление в пространстве под влиянием ряда факторов (неоднородной структуры и твердости заготовки, непостоянства сечения срезаемого слоя и др.) переменны. Поэтому обычно используют ее составляющие Р_х, Р_у, Р_z полученные разложением силы R по трем взаимно перпендикулярным осям (рис 62). 

     Рис. 62. Схема сил резания при точении

     Сила  Р_z, действующая в плоскости резания в направлении главного движения, называется касательной или вертикальной составляющей силы резания.

     Сила  Р_у, действующая перпендикулярно к оси обрабатываемой заготовки, называется радиальной составляющей силы резания.

     Сила  Р_х, действующая вдоль оси заготовки параллельно направлению продольной подачи, называется осевой составляющей силы резания или силой подачи.

     Равнодействующая R по величине и направлению может  быть определена как диагональ параллелепипеда, построенного на составляющих силах.

     2. Мощность, затрачиваемая на резание при продольном точении, называется эффективной мощностью

      кВт

     где п — частота вращения заготовки, мин-1.

     Мощность  от силы Рх составляет 1 ... 2 % от всей мощности.

     Мощность, расходуемая электродвигателем, Nэ= /η-, где η — КПД станка, равный 0,7...0,8.

     9. Изнашивание и  стойкость режущего  инструмента

     1. Виды изнашивания. Под изнашиванием режущего инструмента понимают разрушение его контактных поверхностей в результате трения стружки о переднюю поверхность инструмента и задних поверхностей его о заготовку. Значительное влияние на изнашивание оказывает температура нагрева режущего лезвия. Физические процессы, протекающие при изнашивании инструмента, аналогичны трению и изнашиванию трущихся пар, но они происходят обычно при очень большом давлении, больших скоростях и высокой температуре. Трущиеся поверхности при этом беспрерывно обновляются.

     Многочисленными исследованиями установлено, что в  зависимости от условий резания  интенсивность изнашивания инструмента обусловлена различными по своей природе процессами, хотя в реальных условиях некоторые из них действуют одновременно. Интенсивное разрушение контактных поверхностей инструмента часто происходит из-за наличия в обрабатываемом материале достаточно твердых составляющих (карбидов, оксидов, поверхностной корки), сохраняющих значительную твердость и при нагревании. Они Действуют как абразивы, царапая поверхности трения. Изнашивание тем больше, чем меньше твердость режущей части инструмента при резании и выше твердость составляющих обрабатываемого материала.

     Высокие давление и температура резания  вызывают адгезионные процессы на контактных поверхностях — схватывание материала инструмента с материалом заготовки под действием атомарных сил. При этом частички инструментального материала беспрерывно вырываются и уносятся сходящей стружкой и обрабатываемой заготовкой. При невысоких скоростях резания изнашивание инструментов из твердых сплавов вызвано именно адгезионными процессами. Более прочная быстрорежущая сталь разрушается от их действия значительно меньше.

     При больших скоростях резания, когда  в зоне его развивается очень  высокая температура, твердосплавный инструмент интенсивно изнашивается под действием диффузии. Происходит взаимное проникновение и растворение структурных составляющих инструментального и обрабатываемого материалов. Интенсивной диффузии благоприятствует то, что в контакт с инструментом беспрерывно вступают все новые участки обрабатываемого материала и стружки.

     Переменные  напряжения, действующие на рабочие поверхности инструмента при некоторых видах обработки резанием, могут привести к разрушению режущей кромки от усталости. При некоторых условиях резания изнашивание инструмента из быстрорежущей стали сопровождается изменением и образованием новой менее прочной структуры уменьшенной твердости, что ускоряет изнашивание. При работе инструментами, оснащенными металлокерамическими сплавами, а в особенности минералокерамическими материалами, иногда частички материала откалываются и режущие кромки теряют свою режущую способность.

     В зависимости от свойств обрабатываемого  и инструментального материалов, а также условий резания различают по внешним признакам такие виды изнашивания режущего инструмента:

1. Изнашивание происходит, главным образом, по задней поверхности. Износ определяют высотой стертой фаски   h₃, задний угол которой близок к нулю. Такой вид износа характерен для обработки хрупких материалов, например чугуна, а также пластичных, если толщина срезаемого слоя а<0,1 мм(при работе некоторых типов фрез, протяжек, разверток, резьбонарезных и зуборезных инструментов).
2. Изнашивание происходит преимущественно по передней поверхности. Износ определяется глубиной и шириной лунки, образующейся на передней поверхности от трения сходящей стружкой. Так изнашиваются резцы при обработке сталей с высокими скоростями резания без охлаждения с толщиной срезаемого слоя а > 0,5  мм.
3. Изнашивание происходит по передней и задней поверхности одновременно. Этот вид наиболее распространен и характерен для режущего инструмента при обработке с толщиной срезаемого слоя а>0,1  мм и средними для данного инструментального материала скоростями резания. Он наблюдается при обработке прочных и пластичных материалов, например сталей. Так изнашиваются торцевые и дисковые фрезы, сверла, зенкеры, резцы из быстрорежущей стали и оснащенные твердыми сплавами

     2. Критерий затупления. Предельно допустимый износ, при котором   инструмент теряет нормальную работоспособность, называется критерием затупления. С увеличением износа задней поверхности инструмента возрастают силы резания, увеличивается работа трения, повышается температура, увеличивается шероховатость обработанной поверхности. Поэтому критерием затупления обычно выбирают определенную величину износа задней поверхности инструмента.

     При чистовой обработке резцами, фрезами, развертками, протяжками и другими устанавливается технологический критерий затупления, т. е. такая величина износа задней поверхности, превышение которой приводит к тому, что точность и шероховатость обработанной поверхности перестают удовлетворять техническим условиям.

    3.Стойкостью инструмента называют время его работы между переточками при определенном режиме резания. На стойкость влияют: обрабатываемый материал и материал режущего инструмента, режим резания и другие условия обработки. Стойкость оказывает большое влияние на производительность и стоимость обработки; ее выбирают такой, чтобы стоимость выполняемой операции была минимальной. Сложные дорогие инструменты, устанавливаемые на станках со сложной наладкой, должны иметь больший период стойкости.

11. Материалы для  изготовления режущих  инструментов

1. Основные  инструментальные материалы. Режущий инструмент при снятии стружки находится под действием высоких  давленийи температур. Поэтому к материалам, из которых изготавливается режущая часть инструмента, предъявляются очень   высокие требования. Они должны обладать такими свойствами: твердостью, превышающей твердость обрабатываемого материала; высокой износостойкостью; высокой теплостойкостью; значительной механической прочностью и достаточной вязкостью. Основные инструментальные материалы: углеродистые инструментальные стали; легированные инструментальные стали; твердые сплавы; минералокерамические материалы.

    Углеродистые  инструментальные стали,  используемые для изготовления   режущих   инструментов,   содержат   0,9... 1,3 %   С(У10, У11, У12, У13). Увеличение его содержания в стали повышает ее твердость и хрупкость. Твердость закаленной и отпущенной углеродистой инструментальной стали достигает HRQ 60...63. Так как эта сталь обладает низкой теплостойкостью и теряет твердость при нагревании до 200...250 °С, то ее применение ограничено. Из углеродистой стали изготавливают инструменты, работающие со скоростями резания, не превышающими 15... 18 м/мин: метчики, плаш-^и> ручные развертки, напильники, шаберы, ножовочные полотна тал  легированные инструментальные стали. Ввод в инструментальную сталь легирующих добавок (Сг, V, Mo, W и др.) повышает вязкость, стойкость против износа. Изготовленные из легированных сталей инструмен 

    С 228-229 
 

и др.) часто  изготавливают из пластифицированных твердых сплавов, получаемых спеканием порошка карбида титана с металлическими сплавами. Заготовки из них перед спеканием могут прессоваться, обрабатываться резанием, продавливаться через фильеры. После придания инструменту необходимой формы и размеров его спекают, обрабатывают начисто и затачивают.