Практическая работа. Выбрать резец для определенной операции и дать ему краткую характеристику

Практическая работа

Выбрать резец для определенной операции  и дать краткую характеристику резца.

Цель работы — изучение геометрических и конструктивных элементов различных видов токарных резцов.

Теоретическая часть

Основные элементы токарного резца

Токарные резцы используются на токарных станках для получения из заготовок деталей с цилиндрическими, коническими; фасонными и торцовыми поверхностями, образующимися в результате вращения заготовки и поступательного перемещения резца.

Режущий инструмент (рис. ПЗ 9.1) состоит из рабочей части — головки 1 резца и присоединительной части — тела 6 резца.

Рис. ПЗ 9.1 Основные элементы токарного резца

Тело резца с опорной плоскостью  служит для закрепления его в резцедержателе. Головка резца образуется посредством специальной заточки, и ее основными элементами являются передняя поверхность, задние поверхности, режущие кромки и вершина.

Передней называется поверхность резца, по которой сходит стружка.

Задними называются поверхности резца, обращенные к обрабатываемой заготовке.

Режущие кромки образуются при пересечении передней и задних поверхностей.

Главная режущая кромка (лезвие) выполняет основную работу резания и образуется пересечением передней и главной задней поверхностей.

Вспомогательная режущая кромка (лезвие) образуется пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей. Вспомогательных режущих кромок может быть две (например, у отрезного резца).

Вершина резца представляет собой место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок. При криволинейном сопряжении режущих кромок вершина имеет округленную форму с радиусом r (см. рис. ПЗ 9.З).

Классификация резцов

Резцы подразделяются следующим образом.

1.                 По типу станков (рис. ПЗ 9.2) различают токарные, строгальные и долбежные резцы.

Рис. ПЗ 9.2. Токарный, строгальный (б) и долбежный (в) резцы:

Ds_поп и Dsv_пр — направления движения соответственно попереч-ной и продольной подач; Dr— направление главного движения (вращение заготовки); Ds_в— вертикальная подача

Рис. ПЗ 9.3 Определение левого (а) и правого резцов (б)

2.                 По направлению подачи (ем. рис. ПР9.З) различают правые и левые резцы.

Правыми называются резцы, главная режущая кромка которых при наложении на них ладони правой руки (таким образом. чтобы четыре пальца были направлены к вершине) оказывается расположенной на стороне большого пальца. При работе на токарном станке такие резцы перемещаются справа налево (от задней бабки к передней).

Левыми называются резцы, главная режущая кромка которых при наложении на них ладони левой руки (как указано ранее) оказывается расположенной на стороне большого пальца.

3.                 По конструкции головки относительно стержня резцы подразделяются на прямые (рис. ПР 9.4, а), отогнутые (рис. ПР 9.4, б), изогнутые (рис, ПР 9.4, в) и с оттянутой головкой (рис. ПР 9.4, г).

Вверх Вверх

Левый Правый Левый Правый (вперед) (назад)

Рис. ПР 9.4. Резцы прямые (а), отогнутые (б), изогнутые (в) и с оттянутой головкой (г)

4.                 По сечению стержня различают прямоугольные, квадратные и круглые резцы.

5.                 По назначению (рис.ПР1.5) различают следующие резцы: проходные — производящие обтачивание детали вдоль оси ее вращения или в плоскости, перпендикулярной этой оси (рис. ПР 9.5, а—в);

Рис. ПР 9.5. Типы резцов. определяемые по назначению:

а — проходной прямой; б — проходной отогнутый; в — проходной упорный; г — подрезной; д — расточный для сквозных отверстий; в — расточный для глухих отверстий (упорный); ж — отрезной; з — прорезной; и — резьбовой; к — фасонный стержневой; л — фасонный призматический; м — фасонный круглый (дисковый)

Рис. ПР 9 6. Типы резцов, определяемые по способу крепления их режущей части:

а — цельный; б — сваренный встык; в — с припаянной пластиной; г — с механическим креплением пластины

подрезные — служащие для подрезания уступов под прямым и острым углами к основному направлению обтачивания (рис. ПР9.5, г); расточные — для растачивания сквозных и глухих отверстий в направлении оси вращения (рис. ПР9.5, у, е); отрезные — служащие для отрезки материала под прямым углом к оси вращения и для прорезания узких канавок (рис. ПК9.5. ж, з); фасонные — используемые для получения сложной фасонной формы обтачиваемой детали (рис. ПР9.5. , к-м)

6.                 По характеру обработки различают резцы черновые, чистовые. тонкого точения.

7.                 По роду материала различают резцы с пластинами из твердого сплава, из быстрорежущей стали и из минералокерамики.

8.                 По способу крепления режущей части (рис. ПР9.6) резцы подразделяются на цельные, сваренные встык, с припаянной пластиной и с механическим креплением пластины.

На обрабатываемой заготовке (рис. ПР9.7) различают обработанную, обрабатываемую поверхности и поверхность резания.

Рис. ПР.9.7 Поверхности заготовки, образуемые при обработке резцом:1- обрабатываемая поверхность; 2 — поверхность резания; 3 — обработанная поверхность; 4 — плоскость резания; 5 — основная плоскость.

Под обрабатываемой поверхностью понимают поверхность заготовки, которая частично или полностью удаляется при обработке. Под обработанной поверхностью понимают поверхность, образованную на заготовке в результате обработки. Поверхностью резания называется поверхность, образуемая на обрабатываемой детали непосредственно главной режущей кромкой.

Геометрические параметры режущей части резца

Для изучения геометрии токарного резца устанавливают четыре координатные плоскости (рис. ПР 9.8): плоскость резания, основную плоскость, главную и вспомогательную секущие плоскости.

Плоскость резания Р_n— координатная плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости,

Рис. ПР9.8. Геометрия режущей части резца

Основная плоскость Рv — координатная плоскость, проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки, параллельно поперечной и продольной подачам резца.

Главная секущая плоскость Рτ, (сечение N—N) — координатная плоскость, перпендикулярная проекции главной режущей кромки на основную плоскость.

Вспомогательная секущая плоскость Pτ₁ (сечение N_l — М₁) — координатная плоскость, перпендикулярная проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Главные углы резца измеряются в главной секущей плоскости Рτ, (см. сечение N—N на рис. ПР9.8). К главным углам резца относятся главный передний угол, главный задний угол, угол заострения и угол резания.

Главный передний угол γ — это угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку Этот угол может быть:

- положительным (+γ) — когда передняя поверхность направлена вниз от плоскости, перпендикулярной плоскости резания;

- равным нулю — когда передняя поверхность перпендикулярна плоскости, перпендикулярной плоскости резания;

- отрицательным (-γ)— когда передняя поверхность направлена вверх от плоскости, перпендикулярной плоскости резания.

При положительном значении переднего угла γ между углами резца существуют следующие зависимости:

α+β+γ=90⁰

α+β=δ

δ+γ=90⁰

δ=90⁰ -γ

При отрицательном значении переднего угла γ угол резания δ определяется по формуле

δ=90⁰ + γ

Положительный передний угол γ облегчает процесс резания и обеспечивает более свободный сход стружки по передней поверхности, а также уменьшает деформацию срезаемого слоя, силы резания и расход мощности.

Вместе с тем увеличение переднего угла приводит к уменьшению утла резания δ, т.е. к ослаблению режущего клина, снижению его прочности и увеличению износа резца. Следовательно, при обработке твердых и хрупких материалов для повышения прочности и стойкости инструмента следует применять небольшие передние углы, а при обработке мягких и вязких материалов — большие.

Главный задний угол α — это угол между касательной к главной задней поверхности резца в рассматриваемой точке режущей кромки и плоскостью резания. Задние углы уменьшают трение задних поверхностей инструмента о поверхность резания и обработанную поверхность.

Угол заострения β — это угол между передней и главной задней поверхностями резца.

Угол резания δ — это угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

Вспомогательные углы резца измеряются во вспомогательной секущей плоскости Pτ₁  (см. сечение N₁-N₁ на рис. ПР 9.8).

Вспомогательный задний угол α₁, — это угол, заключенный между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку резца перпендикулярно основной плоскости.

Углы в плане рассматриваются в основной плоскости Рv. К ним относятся главный угол в плане, вспомогательный угол в плане и угол при вершине в плане.

Главный угол в планеφ — это угол, заключенный между проекцией главной режущей кромки резца на основную плоскость и направлением подачи.

Вспомогательный угол в плане φʹ— это угол, заключенный между проекцией вспомогательной режущей кромки резца и направлением, противоположным подаче.

Угол при вершине в планеε — это угол, заключенный между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок резца на основную плоскость Рv

 

Рис. ПР9.9. Углы наклона главной режущей кромки: а — отрицательный; б — равный нулю; в — положительный

13

Рис. ПР9.10. Влияние угла наклона главной режущей кромки на направление схода стружки

Рис. ПР 9.11. Токарные проходные резцы, оснащенные пластинами из твердого сплава:

а — прямой; б — отогнутьй; Ι-ΙΙ — положения  резца

Из рис. ПР9.8 видно, что сумма углов в плане равна 180⁰ , т.е.

φ+φ'+ε=180⁰.

Угол наклона главной режущей кромкиλ (см. рис. ПР9.8 вид А на главную заднюю поверхность) — это угол, заключенный между главной режущей кромкой резца и линией, проведенной через его вершину параллельно основной плоскости. Угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку резца перпендикулярно основной плоскости (плоскость резания Pn).

Угол наклона главной режущей кромки λ может быть:

отрицательным — когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки (рис. ПР 9.9, а);

равным нулю — когда главная режущая кромка параллельна основной плоскости (рис. ПР 9.9, б);

положительным — когда вершина резца является наинизшей точкой режущей кромки (рис. ПР 9.9, в).

Рис. ПР 9.12. Токарные резцы. оснащенные пластинами из твердого сплава:

а — проходной упорный; б — подрезной (торцовый)

Рис. ЛР9.14. Токарный отрезной резец, оснащенный пластиной из твердого сплава

Угол λ влияет на направление схода стружки (рис. ПР9.10), а также на прочность головки резца и режущей кромки, что особенно важно при прерывистом резании.

При положительном значении угла λ (режущая кромка выше вершины резца) стружка перемещается назад от режущей кромки в сторону образованной поверхности заготовки и может при этом ухудшать качество обработки (рис. ПР9.10, а). При обработке вязких материалов при отрицательном значении угла λ (режущая кромка ниже вершины резца) стружка отходит вперед в направлении подачи Ds инструмента (рис. ПР9.10, б).

Геометрические параметры некоторых токарных резцов показаны на рис. ПР9 , 11 —ПР9.16.

Правый токарный проходной прямой резец с φ = 45⁰ показан на рис. ПР 9.11, а, а правый токарный проходной отогнутый резец с φ = 45⁰ — на рис. ПР9.11, б. Проходные резцы применяются для обработки заготовки вдоль оси (см. рис. ПР9.11, а, б, поз. 1) и для подрезки торца (см. рис. ПР9,11, б, поз. П).

Рис. ПР9.15. Проходной отогнутый резец конструкции Колесова

Проходной упорный резец, показанный на рис. ПР9.12, а, применяется для продольного точения с одновременной обработкой торцовой поверхности, составляющей с цилиндрической поверхностью прямой угол.

Подрезные резцы (см. рис. ПР9.12, б) применяются для обработки поверхностей заготовки в направлении, перпендикулярном или наклонном к оси вращения. Для подрезания торца (с поперечной подачей) может быть использован и проходной упорный резец (см. рис. ПР9.12, а), для чего его необходимо повернуть на некоторый угол в целях образования вспомогательного утла в плане.

Токарный расточный резец (φ = 60⁰, φ' = 30⁰), применяемый  для обработки сквозных отверстий, показан на рис. ПР.9.13, а, а токарный расточный резец, применяемый для обработки глухих отверстий (в упор) — на рис. ПР9.1З, б.

Отрезной резец, применяемый для отрезки (разрезки) заготовки, изображен на рис.ПР.9.14.

Проходной отогнутый резец конструкции Колесова с зачищающей кромкой показан на рис. ПР9.15. Длина зачищающей кромки такого резца должна составлять (1,1...1.2),  где So — подача на оборот шпинделя, мм/об.

Проходной упорный резец конструкции Колесова показан на рис. ПР 9.16. Кромка такого резца шириной 1,15So, расположенная в плане под углом φ'= О, срезает гребешки, остающиеся на обработанной поверхности.

Рис. ПР9.16. Проходной упорный резец конструкции Колесова

Геометрические параметры режущей части токарных резцов в процессе обработки.

Ранее мы рассмотрели углы токарных резцов в статике исходя из того, что вершина резца установлена на оси детали, движение подачи отсутствует и плоскость резания перпендикулярна основной плоскости (рис. ПР 9.17, а).

Рис. ПР 9.17. Изменение углов резания в зависимости от положения вершины резца относительно линии центров:

а — на линии центров; б — выше линии центров; в — ниже линии центров; 1 — деталь; 2 — резец; В—В — теоретическая плоскость резания; А'—А'; А"-А"— действительные плоскости резания; τ— угол

поворота плоскости резания; α_д— действительный задний угол; γ_д — действительный передний угол; h— смещение вершины резца; D — диаметр заготовки

При изменении условий обработки происходит изменение переднего и заднего углов резания. При установке вершины резца выше оси вращения обрабатываемой детали при наружном точении происходит уменьшение заднего угла а и увеличение переднего утла (рис. ПР9.17, б). При установке вершины резца ниже оси вращения обрабатываемой детали при наружном точении происходит увеличение заднего утла а и уменьшение переднего угла у (рис. ПР 9.17, в). В этом случае действительные статические задние углы определяются соответственно по формулам

α_д=α±τ;      γ_д=τ±γ

При внутренней обработке (растачивании) и установке вершины резца ниже оси вращения обрабатываемой детали передний угол увеличивается, а задний — уменьшается.

Установка вершины резца выше оси заготовки при наружном точении со смещением h = (0,01 … 0,2),  где D — диаметр заготовки, мм, допускается только при предварительной обработке.

При чистовой обработке резец должен устанавливаться вершиной по оси заготовки или ниже ее со смещением h. В противном случае при недостаточной жесткости резец может изогнуться, врезаться в заготовку и начать срезать слой большей глубины, что приведет к изменению диаметра обработанной поверхности и будет служить причиной брака.

Методика измерения углов резца

Площадь сечения тела резца (В х Н, мм²) определяют с помощью штангенциркуля или измерительной линейкой.

Схема измерения главного угла в плане φ универсальным утломером показана на рис. ПР9.18 (точность измерения составляет 2'). При измерении угла φ в плане планку 1 угломера прикладывают к режущей кромке, а планку 3 — к боковой стороне резца 2. Показания снимают по шкале угломера.

Аналогично измеряют и вспомогательный угол в плане φ'

Угол при вершине в плане

ε=180⁰-(φ-φ')

Для измерения углов резцов применяются различные по конструкции и назначению угломеры: универсальный угломер Д С. Семенова, настольный угломер конструкции МИЗ и угломер с отвесом конструкции ВНИИ.

Эти угломеры относятся к типу приборов, работающих контактным методом с отсчетом результатов измерений по градусной шкале измерения.

Универсальный угломер Д.С.Семенова. Данный прибор предназначен для измерения наружных и внутренних углов резца, а также высот. В инструментальном производстве он используется для измерения переднего γ, главного и вспомогательного задних углов α и α₁, главного и вспомогательного углов в плане φ и φ'.

Такой угломер (рис. ПР 9.19, а) состоит из сектора (или основания) 5, на котором нанесена основная градусная шкала 6. По сектору перемещается пластина 4 с нониусом, на которой с помощью державки 3 закрепляется угольник 2, связанный со съемной лекальной линейкой 1. Основная шкала угломера проградуирована в пределах от 0 до 130⁰, но посредством различных переустановок измерительных деталей обеспечивается возможность измерения

Рис. ПР 9.18. Схема измерения углоа резцов в плане:

1, 3 — планки; 2 — резец; 4 — нониус

Рис. ПР 9.19. Универсальный угломер Д. С. Семенова:

а — схема измерения переднего угла резца; б — схема измерения заднего правого угла; в — схема измерения главного угла в плане;

г — схема измерения вспомогательного угла в плане; 1 — подвижная лекальная линейка; 2 — угольник; 3 — державка; 4 — пластина с нониусм; 5 — основание (сектор); 6 — градусная шкала

углов от 0 до 320⁰. Точность отсчета по нониусу составляет 2...5', а по градусной шкале 10...30'.

Метод измерения с помощью такого угломера сводится к установке измеряемых поверхностей между подвижной линейкой сектора 5 и подвижной лекальной линейкой 1 таким образом, чтобы образовался необходимый контакт, т.е. невидимый или видимый равномерный просвет.

На рис. ПР9.19, а —г показаны схемы измерения углов токарного проходного правого резца.

Настольный угломер конструкции МИЗ. Данный прибор применяется для измерения переднего γ, главного α и вспомогательного α₁, задних углов, а также угла наклона главной режущей кромки λ.

Такой угломер (рис. ПР 9.20) состоит из плиты (или основания) 1, служащей основной плоскостью, вертикальной стойки 4, по которой перемещается шкальное устройство 2 с поворотной измерительной линейкой 6. Измерительная линейка снабжена указателем и двумя измерительными ножами. Шкальное устройство 2 направляется шпонкой по шпоночному пазу и при необходимости с помощью фиксатора 3 устанавливается в любое положение по высоте.

Рис. ПР 9.20. Настольный угломер конструкции МИЗ:

1 — плита (основание); 2 — шкальное устройство; 3 — фиксатор; 4 — стойка; 5 — винт; 6 — измерительная линейка

Положение одного из ножей измерительной линейки по отношению к измеряемой поверхности фиксируется с помощью винта 5. При измерении переднего γ и задних  α и α₁ углов режущие

лезвия резца устанавливаются параллельно поперечным рискам плиты 1 (в этом случае секущая плоскость проходит через ножи измерительной линейки), а нож измерительной линейки совмещается с передней или с задней поверхностью резца. Отсчет производится по шкале угломера с использованием риски измерительной линейки 6. Если при измерении переднего угла γ риска измерительной линейки отклоняется влево, а при измерении задних углов — вправо, то измеренные углы имеют отрицательные значения.

При измерении угла λ главное режущее лезвие резца устанавливается параллельно продольным рискам плиты, а нож измерительной линейки совмещается с главным режущим лезвием. Если риска измерительной линейки отклоняется вправо от нуля, то угол считается отрицательным, а если влево — положительным.

Угломер с отвесом конструкции ВНИИ. Устройство данного угломера (рис. ПР 9.21, а) основано на использовании свойств обычного маятника. который под действием груза (отвеса) 8 всегда стремится занять вертикальное положение. К основанию (корпусу) 1 прибора привернута линейка 7, а на свободно вращающуюся ось 5 насажены тормозная шайба 4 и стрелка 3 с грузом 8. На диске 2, находящемся в расточке корпуса 1, нанесена круговая шкала, разбитая на четыре одинаковые части (от 0 до 45⁰) и имеющая цену деления 1 ⁰. Ось 5 вместе со стрелкой 3 закрепляется неподвижно при различных положениях угломера с помощью тормоза 9. Диск 2 закрыт прозрачной крышкой из оргстекла 6.

Проверка настройки такого угломера на нулевое положение шкалы производится посредством совмещения рабочего ребра линейки 7 с плоскостью контрольной плиты, точно установленной по уровню. При освобожденном тормозе 9 стрелка 3 прибора должна установиться на нулевое деление шкалы.

Рассмотренный угломер пригоден для измерения различных углов большинства видов режущего инструмента, у которого длина прямолинейных участков на передней и задней поверхностях составляет не менее 1 мм.

Измерение с помощью такого угломера заключается в следующем: ребро линейки прикладывают в соответствующем направлении к поверхности инструмента, угол наклона которого желают определить, и нажимают на тормозную кнопку, освобождая этим груз, устанавливающий стрелку угломера в вертикальное положение. После прекращения качания стрелки тормозную кнопку отпускают и производят отсчет по шкале. Примеры применения угломера с отвесом при контроле призматических резцов, сверл, зенкеров разверток и фрез приведены на рис. ПР 9.21, д,е.

Рис. ПР9.21. Угломер с отвесом конструкции ВНИИ:

а — общий вид 6—г — измерение углов γ,λ,φ,  резца; д, е — измерение углов γ, ωфрезы; 1 — корпус; 2 — диск; 3 — стрелка: 4 — тормозная шайба; 5 — ось; б — крышка; 7 — линейка; 8 — груз; 9 — тормоз

Необходимое оборудование

Для выполнения лабораторной работы потребуются следующие приборы и инструменты:

комплект токарных резцов;

штангенциркуль, измерительная линеика, универсальный утломер Д.С.Семенова, настольный угломер конструкции МИЗ угломер с отвесом конструкции ВНИИ.

Порядок выполнения работы

1.                 Изучите конструктивные элементы и геометрические параметры токарных резцов.

2.                 Нарисуйте в тетради эскизы токарных резцов: проходного, отрезного, расточного и подрезного с простановкой всех геометрических параметров (по заданию преподавателя), а также схему измерения углов. Покажите направление движения подачи Ds

З. Изучите конструкции универсального угломера Д.С. Семенова и настольного угломера конструкции МИЗ

4.                 Изучите принципы работы измерительных приборов (штангенциркуля, угломера).

5.                 Измерьте все геометрические и конструктивные параметры резцов, перечисленных в п. 2.

Результаты измерений оформите в виде табл. ПР 9.1.

Таблица ПР 9.1. Результаты измерений конструктивных и геометрических параметров резцов.

Содержание отчета по работе

Отчет о выполненной лабораторной работе должен содержать: 1. Название и цель работы.

2. Эскизы токарных резцов с указанием их конструктивных и геометрические параметров.

3. Расчеты углов резания токарных резцов.

4. Выводы по результатам работы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

.1. Назовите основные элементы резца

.2.Как классифицируются резцы по форме и расположению головки относительно стержня?

3. Назовите и покажите поверхности заготовки, образуемые в процессе обработки.

4.     Что принимается за основную плоскость резца?

5.     Дайте определения плоскости резания. главной и вспомогательной секущей плоскостям основной плоскости.

6. Какие углы показывают в главной секущей плоскости?

7. Какие углы показывают во вспомогательной секущей плоскости?

В. Дайте определение угла резания δ.

9.        Какая существует между углами резания при положительном значении переднего угла γ?

10.    Покажите на резце угол наклона главной режущей кромки λ.

11.    Какие углы показывают в основной плоскости и какая зависимость существует между ними?

12.    Как подразделяются резцы по видам обработки?

13.    На что влияют размеры державки резца?

14.    Как подразделяются резцы по направлениям движения в подач?

15.    Какая поверхность резца называется передней?

16. Назовите отличительные особенности прямых. отогнутых и изогнутых резцов.

17. Расшифруйте маркировку материала, из которого изготовлен резец.

18. Какой передний угол у должен иметь резец, если его задний угол α= 15 ⁰ , а угол заострения β = 70⁰ ?

19.     Каким будет угол заострения β резца, если его задний угол α = 15 ⁰, а передний угол γ = 10⁰ ?

20.     Как влияет значение заднего угла на процесс резания?

21.     Какой угол резца влияет на направление схода стружки?