Конструкция и геометрия токарных резцов. Лабораторная работа "изучение резцов" Изучение геометрических параметров токарного резца

Практическое изучение конструкции и геометрических параметров токарных резцов, освоение методов контроля геометрических параметров токарных резцов.

2. Теоретическая часть

При обработке металлов резанием изделие получается в результате срезания с заготовки слоя припуска, который удаляется в виде стружки. Готовая деталь ограничивается вновь образованными обработанными поверхностями. На обрабатываемой заготовке в процессе резания различают обрабатываемую и обработанную поверхности. Кроме того, непосредственно в процессе резания режущей кромкой инструмента образуется и временно существует поверхность резания.

Для осуществления процесса резания необходимо и достаточно иметь одно взаимное перемещение детали и инструмента. Однако для обработки поверхности одного взаимного перемещения, как правило, недостаточно. В этом случае бывает необходимо иметь два или более, взаимосвязанных движений обрабатываемой детали и инструмента. Интенсивность процесса резания определяется режимами резания, свойствами режущего инструмента.

К конструкции резцов предъявляются следующие требования:

1. Инструмент должен соответствовать своему технологическому

назначению (черновая, чистовая обработка, растачивание резьбы

2. Конструкция резца должна обеспечить наибольшую

производительность, для чего:

а) резцы должны обладать высокой износостойкостью, что определяется

правильным выбором марки режущей части инструмента;

б) резцы должны иметь достаточную прочность и жесткость для

предотвращения вибраций и обеспечения точности обработки;

в) резцы должны иметь оптимальную геометрию, обеспечивающую

наименьшие силы резания, и допускать наибольшие скорости резания

при заданном периоде стойкости.

3. Резец должен допускать возможно большее количество переточек.

4. В серийном производстве желательно, чтобы резец был пригоден для

возможно более разнообразных работ (универсальность резца).

Резцы классифицируют по виду выполняемой операции, по направлению подачи, по форме и расположению головки.

В зависимости от выполняемой операции на токарных станках резцы разделяются на проходные, проходные упорные, подрезные, отрезные, расточные проходные, расточные упорные, резьбонарезные.

По направлению подачи резцы разделяются на правые и левые. Метод определения резцов по подаче представлен на рис. 1.

Рис. 1 Метод определения резцов по подаче

Если при наложении правой руки на резец большой палец направлен к главной режущей кромке, то такой резец называется правым, если палец левой руки, то это будет левый резец. На токарных станках правыми резцами работают справа налево (по направлению к передней бабке станка), а левыми - слева направо (по направлению к задней бабке станка).

По форме головки и её расположению резцы разделяются на:

Прямые (рис. 2а);

Отогнутые (рис. 2б);

Изогнутые (рис. 2в).

Кроме того, резцы подразделяются на резцы с оттянутыми (рис.2г) и с обычными головками (рис. 2а).

Рис. 2 Классификация резцов по форме головки и ее расположению

По характеру установки резца относительно обрабатываемой детали резцы разделяют на радиальные (рис.3а), и тангенциальные (рис.3б).

По применяемости на станках:

Токарные (рис.3а, рис.3б);

Резцы для автоматов и полуавтоматов (рис.3а, рис.3б);

Специальные для специальных станков;

Фасонные (рис. 3в).

Рис. 3 Типы резцов

По виду обработки:

Проходные (рис.3а);

Подрезные (рис.3г);

Отрезные (рис. 3д);

Расточные (рис.3е);

Резьбонарезные (рис. 3и).

По характеру обработки:

Черновые;

Чистовые;

Для тонкого точения.

Эти резцы могут входить в любой из трех названных выше типов резцов и отличаются между собой либо геометрическими параметрами, либо точностью и классом шероховатости рабочей поверхности, либо инструментальным материалом режущей части.

По конструкции головки:

Прямые (рис. 3а);

Отогнутые (з);

Изогнутые (в);

Оттянутые (и).

По направлению подачи:

Правые (а);

Левые (м).

По способу изготовления:

C головкой сделанной за одно целое со стержнем (а…д, з..м, о);

С головкой в виде сменной вставки, снабженной пластинкой режущего

материала (н, р);

С приваренной встык головкой и т.д.

По роду инструментального материала:

Из быстрорежущей стали (а…в);

С пластинками твердого сплава (з);

С пластинками из минералокерамики (н);

С алмазными вставками (и).

Главные элементы резцов.

Резец состоит из двух основных частей:

Головки 1;

Тела 5 или стержня (рис.4).

Головка является рабочей частью резца. Стержень служит для закрепления резца в резцедержателе.

Рабочую часть резца выполняют из инструментальных сталей, металлокерамических твердых сплавов, минералокерамики, кермета или алмаза. Рабочая часть резца (головка) ограничена тремя поверхностями: передней 4, задней главной 6 и задней вспомогательной 8.

Передней поверхностью называется поверхность, по которой сходит стружка. На передней поверхности срезаемый слой деформируется и формируется в стружку: удельная сила деформации в среднем составляет около 150 кг/
.

Режущие кромки получаются в результате пересечения трех указанных выше поверхностей.

Рис. 4 Элементы резца

Главная режущая кромка 3, выполняющая основную работу резания, образуется от пересечения передней и главной задней поверхностей, а вспомогательная режущая кромка-от пересечения передней и вспомогательной задней поверхности.

Следует учесть, что некоторые резцы могут иметь по несколько вспомогательных режущих кромок или дополнительные и переходные режущие кромки.

Вершина резца представляет собой место сопряжения главной режущей кромки с вспомогательной. Вершина резца в плане может быть острой, закругленной или в виде фаски.

На обрабатываемой заготовке, при снятии стружки резцом, различают следующие поверхности (рис. 5):

1 - обрабатываемую, с которой снимают стружку;

Обработанную, полученную после снятия стружки;

Поверхность резания, образуемую на обрабатываемой заготовке

непосредственно режущей кромкой резца.

Рис. 5 Поверхности и координатные плоскости для

определения углов резца

Исходной базой для измерения (отсчета) углов являются следующие плоскости:

1. плоскость резания-плоскость, касательная к поверхности резания и

проходящая через главную режущую кромку 4 (рис. 5);

2. основная плоскость-плоскость, параллельная направления продольной

и поперечной подач резца;

3. главная секущая плоскость-плоскость, перпендикулярная проекции

главной режущей кромки на основную плоскость (рис. 5);

4. вспомогательная секущая плоскость - плоскость, перпендикулярная

проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость

Форма режущей части резца (головки) определяется конфигурацией и расположением его передней и главной задней и вспомогательной поверхностей и режущих кромок. Взаимное расположение указанных поверхностей и кромок в пространстве определяется с помощью углов, названных углами резца.

Различают углы резца, рассматриваемого как геометрическое тело, и углы, получаемые в процессе резания.

В стандарте углы даются для прямого резца, ось которого установлена перпендикулярно направлению подачи, а вершина расположена на линии центров обрабатываемого изделия. Углы, определяемые в стандарте, соответствуют углам резца, рассматриваемого как геометрическое тело (рис. 6).

Углы резца в плане измеряются в проекции резца на основную плоскость:

- главный угол в плане - угол между проекцией главной

режущей кромки на основную плоскость и направлением

- вспомогательный угол в плане-угол между проекцией

вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и

направлением подачи;

- угол при вершине резца - угол между проекциями режущих

кромок на основную плоскость.

В сечении главной секущей плоскости измеряются все главные углы:

- главный угол (задний)-угол между главной задней

поверхностью резца и плоскостью резания;

- передний угол-угол между передней поверхностью резца и

плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, проведенной

через главную режущую кромку;

Практическая работа №4

« Расчет токарных резцов »

Цель работы: научиться рассчитывать токарные резцы на прочность и жесткость по максимально допустимым нагрузкам; пользоваться стандартами для выбора основных размеров токарных резцов; работать с таблицами справочной литературы для выбора геометрических параметров инструмента.

Краткая теоретическая справка

По форме, конструкции и виду обработки различают токарные резцы призматические, общего назначения и фасонные. Призматические токарные резцы делят на проходные прямые (правые и левые), упорные, расточные для сквозных и глухих отверстий, подрезные (торцовые), отрезные, галтельные, затыловочные, резьбовые и специальные.

Рабочая часть резцов в большинстве случаев представляет собой пластину из твёрдого сплава, которую крепят на резцах следующими способами: напайкой непосредственно на корпус; механически; с помощью сил резания; механическим креплением вставки с напаянной пластиной.

Геометрические элементы лезвия определяют по справочникам по обработке металлов резанием. Основные размеры токарных резцов общего назначения приведены в стандартах.

Технические требования к резцам, оснащённым пластинами из твёрдых сплавов, приведены в ГОСТ 5688 – 81, к резцам из быстрорежущей стали – в ГОСТ 10047 – 82.

Преобладает прямоугольная форма сечения державки резцов, при которой врезание пластины меньше «ослабляет» корпус. Корпус с квадратной формой сечения лучше сопротивляется сложному изгибу и применяется для расточных и

револьверных резцов, а также в других случаях, когда расстояние от линии центров станка до опорной поверхности резца недостаточно велико. Корпус с круглой формой сечения применяют для расточных резьбовых, токарно-затыловочных резцов, так как он позволяет осуществлять поворот резца и изменять углы его заточки.

Размеры поперечного сечения корпуса резца выбирают в зависимости от силы резания, материала корпуса, вылета резца и других факторов. Нормализованные размеры поперечного сечения корпуса резцов выбирают по таблице 1.

Таблица 1. Размер сечений корпусов резцов, мм

Ширину b или диаметр d поперечного сечения корпуса резца можно определить по формулам:

при квадратном сечении (h = b )

при прямоугольном сечении (h ≈ 1,6b )

;

при круглом сечении

,

где P z – главная составляющая силы резания, Н; l – вылет резца, мм; σ и.д – допустимое напряжение при изгибе материала корпуса, мПа; для корпуса из незакалённой углеродистой стали σ и.д = 200 … 300 МПа, для корпуса из углеродистой стали, подвергнутой термической обработке по режиму быстрорежущей стали, σ и.д можно максимально увеличить в 2 раза, при прерывистом процессе снятия стружки и скоростном резании принимают σ и.д = 100…150 МПа.

При расчёте отрезных резцов на прочность учитывают, что опасным сечением отрезного резца является место перехода от рабочей части к корпусу.

.

Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца при известных размерах сечения корпуса резца:

для резца прямоугольного сечения

P z доп =
;

для резца круглого сечения

P z доп =
.

Максимальная нагрузка, допускаемая жёсткостью резца, определяется с учётом допустимой стрелы прогиба резца

P z жёст = ,

где f – допустимая стрела прогиба резца при предварительном точении, f = 0,1 мм, при окончательном точении f = 0,05 мм; Е – модуль упругости материала резца для углеродистой стали Е = 1,9 · 10 5  2,15 · 10 5 МПа;

J – момент инерции сечения корпуса (для прямоугольного сечения , для круглого сечения 0,05d 4 );

l – расстояние от вершины резца до рассматриваемого (опасного) сечения (вылет резца), мм.

Необходимо, чтобы сила P z была меньше максимально допустимых нагрузок P z доп и P z жёст или равна им: P z ≤ P z доп; P z ≤ P z жёст.

Задание для аудиторной работы

Рассчитать и сконструировать составной токарный проходной резец с пластиной из твёрдого сплава для чернового обтачивания вала. Диаметр заготовки D; припуск на обработку (на сторону) h, подача на оборот S 0 мм/об, вылет резца l мм.

Пример решения:

Заготовка из стали 45 с σ в = 750 МПа. Диаметр заготовки D = 80 мм, припуск на обработку (на сторону) h = 3,5 мм, подача на оборот S 0 = 0,2 мм/об, вылет резца l = 60 мм

В качестве материала для корпуса резца выбираем углеродистую сталь 50 с σ в = 650 МПа и допустимым напряжением на изгиб σ и.д = 200 МПа

Главная составляющая силы резания:

где K Pz = 1 – суммарный поправочный коэффициент.

При условии, что h ≈ 1,6b , ширина прямоугольного сечения корпуса резца:

Принимаем ближайшее большее сечение корпуса (b = 16 мм). Руководствуясь приведёнными соотношениями, получим высоту корпуса резца h = 1,6b = 1,6 · 16 = 25,6 мм. Принимаем h = 25 мм.

Проверяем прочность и жёсткость корпуса резца.

Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца:

Максимальная нагрузка, допускаемая жёсткостью резца;

где f = 0,1 · 10 -3 м (≈0,1 мм) – допускаемая стрела прогиба резца при черновом точении; Е = 2 · 10 5 МПа = 2 · 10 11 Па = 20000 кгс/мм 2 – модуль упругости материала корпуса резца; l = 60 мм – вылет резца; J – момент инерции прямоугольного сечения корпуса;

Резец обладает достаточными прочностью и жёсткостью, так как P z доп P z P z жёст (5550 4170

Основные размеры принимаем по стандарту: рабочая высота резца h=25 мм, ширина державки резца в=16 мм, высота державки h в =20 мм, длина резца L=125 мм. Выбираем материал резца: для пластины – твердый сплав Т15К6, форма

II ГОСТ 19042 – 80, для клина штифта – сталь 40Х, для винта – сталь 45, головку винта подвергнуть термообработке до HRC 30 – 35.

Технические требования по резцу выбираем по ГОСТ 20872-80.

Варианты к заданию:

Контрольные вопросы

По каким признакам подразделяются токарные резцы?

Какими способами крепится пластина из твердого сплава?

Как выбираются размеры поперечного сечения корпуса резца?

Формула для определения максимальной нагрузки, допускаемой прочностью резца.

Формула для определения максимальной нагрузки, допускаемой жесткостью резца.

К основным режущим инструментам, используемым при , относится резец, геометрические параметры которого определяют его технические возможности, точность и эффективность обработки. Разбираться в таких параметрах должен любой специалист, решивший посвятить себя токарному делу, поскольку правильный выбор углов резца увеличивает как продолжительность эксплуатации инструмента, так и производительность обработки.

Параметры токарных резцов

Любой токарный резец образуют державка, необходимая для фиксации инструмента в держателе , и рабочая головка, обеспечивающая резание металла. Для рассмотрения геометрических параметров токарного резца за образец лучше взять проходной инструмент.

На режущей части токарного резца данного типа выделяют три поверхности:

• переднюю (по ней в ходе обработки заготовки осуществляется сход металлической стружки);
• задние – главную и вспомогательную (обе повернуты своей лицевой частью к обрабатываемой детали).

Кромка инструмента, называемая режущей (и непосредственно участвующая в обработке), образована пересечением его передней и главной задней поверхностей. В геометрии токарного резца выделяют и вспомогательную режущую кромку. Она, соответственно, образована пересечением передней поверхности со вспомогательной задней.

Точку, в которой пересекаются главная и вспомогательная режущие кромки, принято называть вершиной резца. Последняя при резании металла испытывает колоссальные нагрузки, приводящие к ее поломке. Чтобы повысить стойкость вершины резца, ее в процессе заточки не заостряют, а немного скругляют. Это требует введения такого параметра, как радиус при вершине. Есть и еще один способ увеличения стойкости вершины токарного резца – формирование переходной режущей кромки, имеющей прямолинейную форму.

Важнейшими геометрическими параметрами резцов для токарной обработки являются их углы, которые определяют взаимное расположение поверхностей инструмента. Параметры углов варьируются в зависимости от разновидности токарного резца и от ряда других факторов:

• материала изготовления инструмента;
• условий его работы;
• характеристик материала, который предстоит обрабатывать.

Углы резцов для токарной обработки

Чтобы правильно определять углы токарного инструмента, их точные величины, их рассматривают в так называемых исходных плоскостях.

• Основная плоскость параллельна направлениям подач токарного резца (продольной и поперечной) и совпадает с его опорной поверхностью.
• Плоскость резания включает главную режущую кромку и проходит по касательной по отношению к поверхности обработки. Эта плоскость перпендикулярна к основной.
• Главная секущая плоскость пересекает главную режущую кромку и располагается перпендикулярно по отношению к проекции, которую данная кромка откладывает на основную плоскость. Есть еще и вспомогательная плоскость секущего типа, которая, соответственно, перпендикулярна проекции, откладываемой на основную плоскость вспомогательной режущей кромкой.

Как уже говорилось выше, измеряются именно в данных плоскостях и те из них, которые измеряют в плоскости, называемой главной секущей, обозначают как главные. Это, в частности, главный передний, главный задний углы, а также углы заострения и резания.

Одним из важнейших считается главный задний угол токарного резца, который минимизирует трение, возникающее при взаимодействии задней поверхности инструмента с деталью, которую в данный момент обрабатывают (а значит, уменьшает нагрев резца и продлевает срок его службы). Образуется этот угол поверхностью резца (главной задней) и плоскостью резания. Выбирая данный угол при заточке инструмента, учитывают тип обработки и материал заготовки. При этом следует знать, что сильное увеличение размера заднего угла приводит к быстрому выходу токарного резца из строя.

Прочность и стойкость режущего инструмента, усилия, возникающие в ходе обработки, определяются параметрами переднего угла. Он находится между передней поверхностью токарного резца и плоскостью, в которой расположена главная режущая кромка (эта плоскость перпендикулярна плоскости резания). При заточке токарного резца, учитывают ряд факторов, влияющих на величину данного угла:

• материал заготовки и самого инструмента;
• форму передней поверхности;
• условия, в которых резец будет использоваться.

Увеличение значения переднего угла, с одной стороны, позволяет улучшить чистоту обработки, а с другой – провоцирует снижение прочности и стойкости токарного резца. Такой угол, получаемый в результате заточки, может иметь положительное и отрицательное значение.

Токарные резцы с передними углами, которые имеют отрицательные значения, отличаются высокой прочностью, но выполнять обработку такими инструментами затруднительно. Обычно заточку с передним углом, который имеет положительное значение, используют, когда предстоит обработка заготовки из вязкого материала, а также когда материал изготовления инструмента отличается высокой прочностью.

Резцы с передними углами, имеющими отрицательное значение, применяют при обработке материалов с высокой твердостью и прочностью, при выполнении прерывистого резания, когда материал изготовления инструмента не обладает достаточной прочностью на изгиб и плохо воспринимает ударные нагрузки.

Параметрами, характеризующими геометрию резца для токарной обработки, также являются углы резания и заострения. Угол резания, величина которого может варьироваться в пределах 60–100 0 , находится между поверхностью инструмента, называемой передней, и плоскостью резания.

Величина данного угла напрямую зависит от твердости, которой обладает обрабатываемый металл: чем она выше, тем больше его значение. Угол заострения полностью соответствует своему названию, он измеряется между главной передней и главной задней поверхностями инструмента и характеризует степень заострения его вершины.

Характеризуют токарный резец и углы в плане. Это главный, измеряемый между направлением продольной подачи и проекцией, которую откладывает главная режущая кромка на основную плоскость, и вспомогательный, образуемый проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением продольной подачи.

При заточке указанные углы выбираются не произвольно, а в зависимости от типа токарной обработки и жесткости, которой обладает система «станок – инструмент – заготовка». Так, обработку большей части металлов можно проводить инструментами с главным углом в плане, равным 45 0 , но тонкие и длинные заготовки следует обрабатывать резцами, у которых величина этого угла находится в промежутке 60–90 0 . Это необходимо для того, чтобы исключить прогиб и дрожание детали.

Вспомогательный угол в плане одновременно коррелирует с чистотой обработки и со стойкостью резца. С его уменьшением возрастает чистота обработки и увеличивается стойкость инструмента.

Помимо рассмотренных выше в геометрии токарных резцов различают углы.

Токарные резцы

Конструктивные элементы резца

Резец состоит из головки А, то есть рабочей части и тела, или стержня Т (рисунок 1.1), служащего для закрепления резца в резцедержателе.

Рисунок 1.1. Конструктивные элементы резца

Рабочая часть (головка) А принимает непосредственное участие в процессе резания. Она образуется специальной заточкой и состоит из следующих элемен­тов (см. рисунок 1.1): передней поверхности 1, по которой в процессе резания сходит стружка; главной задней поверхности 2, обращенной к поверхности резания; вспомогательной задней поверхности 3, обращенной к обработанной поверхно­сти; главной режущей кромки 4. образованной пересечением передней и главной задней поверхностей; вспомогательной режущей кромки 5, образованной пере­сечением передней и вспомогательной задней поверхностей; вершины резца 6, являющейся местом сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок.

При криволинейном сопряжении режущих кромок вершина имеет скруглен­ную форму радиуса r . Радиус r называется радиусом при вершине.

Геометрические параметры резца.

Для облегчения процесса резания режущая часть резца имеет форму клина, заточенного с определенными углами. На рисунке 1.2 представлены поверхности на заготовке и координатные плоскости при точении, необходимые для определе­ния геометрических параметров резца.

Рисунок 1.2. Схема расположения поверхностей заготовки и резца.

На обрабатываемой заготовке (см. рисунок 1.2) различают следующие поверхности: обрабатываемую, обработанную и поверхность резания.

Обрабатываемой называется поверхность заготовки, которая будет удалена в результате обработки.

Обработанной называется поверхность, полученная после снятия стружки.

Поверхностью резания называется поверхность, образуемая на обрабатываемой заготовке непосредственно главной режущей кромкой.

Поверхность резания является переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

По форме обрабатываемой поверхности и виду обработки различают: (рисунок 1.3): проходные резцы - для обработки цилиндрической поверхности на проход, упорные проходные - для обработки одновременно цилиндрической поверхности и торцовой плоскости,подрезные резцы - для обработки торцевых поверхностей с поперечной подачей, отрезные резцы - для отрезки готовой детали от заготовки, канавочные (прорезные) резцы - для образования канавок, резьбовые резцы - для нарезания резьбы, фасонные резцы - для обработки фасонных поверхностей (поверхностей вращения сложной формы), расточные резцы - для обработки отверстий.

По направлению подачи различают: левые (подача слева направо); правые (подача справа налево).

По расположению головки резца относительно стержня различают: прямые, отогнутые, оттянутые.

По конструкции рабочей части различают: цельные (головка и стержень резца из одного и того же материала), составные (сменными, например, механически закрепленными пластинками), сборные.

Рисунок 1.3. Обрабатываемые поверхности соответствующими типами резцов

По характеру обработки: черновые, чистовые и для тонкого точения. По сечению стержня: прямоугольные, квадратные и круглые. По материалу рабочей части: из инструментальных сталей, из твёрдого сплава, из керамических материалов, из алмазов, из сверхтвёрдых синтетических материалов.

Чтобы резец мог выполнять работу резания, его режущей части необходимо придать форму клина, затачивая её по передней и задней поверхностям. Форма клина определяется конфигурацией и расположением поверхностей и режущих кромок, т. е. с помощью углов (рисунок 1.4, 1.5).

Рисунок 1.4. Схемы обработки точением:

а- проходным прямым резцом; б - отрезным резцом; в - расточным резцом для сквозных отверстий. D – обрабатываемая поверхность; d – обработанная поверхность; φ 1 – вспомогательный угол в плане; φ – главный угол в плане; Dr – скорости главного движения; Ds – движения подачи; b 1 – ширина резания.

Для определения углов резца применяются следующие координатные плоскости: основная, плоскость резания, рабочая плоскость.

Основная плоскость – плоскость, проведённая, через рассматриваемую точку режущей кромки, перпендикулярную направлению скорости главного движения (на рисунке 1.5 показан след этой плоскости). У токарных резцов с призматической державкой за основную плоскость может быть принята нижняя (опорная) поверхность державки резца 3 (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5. Поверхности заготовки и углы токарного проходного резца:

1 – след главной секущей плоскости; 2 – след вспомогательной секущей плоскости; 3 – основная плоскость; 4 – обрабатываемая поверхность; 5 – поверхность резания; 6 – обработанная поверхность; 7 – плоскость резания.

Плоскость резания – плоскость касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости. При установке токарного резца по линии центров станка и отсутствии подачи плоскость резания расположена вертикально. На рисунке 1.5 показан след этой плоскости 7.

Рабочая плоскость

Главная секущая плоскость

α + β + γ = 90˚ ; (1.1)

δ = α + β ; (1.2)

δ = 90˚ - γ . (1.3)

При отрицательном значении переднего угла (-γ) угол резания (δ) определяется из зависимости:

δ = 90˚ + γ. (1.4)

Рабочая плоскость – плоскость, в которой расположены векторы скоростей главного движения (V) и движение подачи (Vs).

Главная секущая плоскость 1 (сечение Б-Б, рисунок 1.5) – плоскость перпендикулярная линии пересечения основной плоскости и плоскости резания и делящая главную режущую кромку на две части, перпендикулярную проекции главной режущей кромке на основную плоскость основания резца.

В главной секущей плоскости располагаются следующие углы: главный задний угол α; угол заострения между передней и главной задней поверхностями резца β; угол резания δ образуется передней поверхностью и плоскостью резания; главный передний угол γ – угол между передней поверхностью резца и основной плоскостью, имеет положительное значение (+ γ), если передняя поверхность направлена вниз от режущей кромки; имеет отрицательное значение (- γ), если передняя поверхность направлена вверх от неё; угол равен нулю (γ=0), если передняя поверхность параллельна основной плоскости. Как видно из рисунка 1.5, между углами резца существуют следующие зависимости:

Вспомогательная секущая плоскость 2 (сечение А-А, рисунок 1.5)- проводится перпендикулярно проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и перпендикулярно основной плоскости.

Обычно измеряется только один вспомогательный задний угол (α 1). Иногда измеряют вспомогательный передний угол (γ 1).

Углы в плане резца измеряют в основной плоскости (рисунок 1.5).

Главный угол в плане (φ) – угол в основной плоскости между плоскостью резания и рабочей плоскостью (угол между проекцией главной режущей кромки лезвия резца на основную плоскость и направлением движения - продольной подачи).

Вспомогательный угол в плане φ 1 – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением,(обратным) движению подачи.

Угол при вершине резца в плане ε – угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Угол наклона главной режущей кромки λ относительно основной плоскости считается положительным (+λ) рисунок 6, b, когда вершина резца является низшей точкой главной режущей кромки; равной нулю (λ = 0) рисунок 1.6, a когда главная режущая кромка параллельна основной плоскости; отрицательным (-λ) рисунок 1.6, c, когда вершина резца является высшей точкой главной режущей кромки.

Рисунок 1.6. Влияние угла наклона главной режущей кромки на направление схода стружки

Пример характеристики резцов : резец токарный проходной отогнутый с углом φ = 45˚, правый, оснащенный пластикой твердого сплава Т15К6, с заточкой передней поверхности по форме 1 (плоская), с положительным передним углом (γ), толщина пластинки 5 мм, угол врезки пластинки в державку 0˚, материал державки cталь 45 ГОСТ 1050-84, размеры поперечного сечения державки В x Н =16 x 25 мм, длина резца – L. Условное обозначение резца: 2102-0055, Т15К6-1 ГОСТ 18868-83.

Измерение и контроль величин углов производят угломерами различных конструкций, шаблонами и угловыми призмами. Угломер конструкции МИЗ (рисунок 1.7) позволяет измерять углы γ, α, α1 , γ1 и λ, который состоит из основания 1 и стойки 2. По стойке вверх и вниз может передвигаться сектор 4 с градусной шкалой. На секторе укреплена поворотная пластина 5 с указателем и измерительными поверхностями Б и В. Положение ее фиксируется винтом 6.

Рисунок 1.7. Настольный угломер МИЗ

При измерении переднего угла γ и главного заднего угла α шкальное устройство (рисунок 1.8, а) прибора устанавливается перпендикулярно главной режущей кромке, при измерении угла α 1 – перпендикулярно вспомогательной режущей кромке.

При контроле переднего угла γ поверхность А измерительной линейки угломера (см. рисунок 1.8, а) должна плотно прилегать к передней поверхности резца. При этом указатель измерительной линейки, отклоняясь плавно от нуля шкального устройства, будет показывать положительное значение угла γ.

В случае измерения углов α и α 1 поверхность Б измерительной линейки доводится до полного контакта соответственно с главной или вспомогательной задними поверхностями резца (рисунок 1.8, б). Отсчет значений углов α и α 1 производится влево от нуля.

Рисунок 1.8. Настольный угломер конструкции МИЗ для измерения углов γ, γ 1, α, α 1 и λ

При измерении угла λ шкальное устройство угломера устанавливается вдоль главной режущей кромки, при этом поверхность А измерительной линейки должна плотно прилегать к главной режущей кромке.

Универсальный угломер конструкции Семенова (рисунок 1.9) состоит из сектора 1, на котором нанесена основная градусная шкала. По сектору перемещается пластина 2 с нониусом, на которой с помощью державки 3 закрепляется угольник 4 либо лекальная линейка. Последняя в случае необходимости может быть закреплена на угольнике с помощью дополнительной державки 3. Путем различных перестановок угольника и лекальной линейки достигается измерение углов γ, α, β, α 1 , φ, φ 1 , ε и λ. На рисунке 9 представлены схемы измерения углов γ, φ и φ 1 . При измерении углов γ, α, β и α 1 сектор 1 должен быть расположен перпендикулярно соответствующим режущим кромкам

Рисунок 1.9. Универсальный угломер конструкции Семенова

Необходимо вычертить схемы обработки заготовки каждым изученным резцом. На схеме указать обработанную и обрабатываемую поверхности резания, главную режущую кромку, главную переднюю и главную заднюю поверхности. Под вспомогательной режущей кромкой понимается линия пересечения вспомогательной плоскости с передней поверхности резца, указать cтрелкой направление главного движения (заготовки) и направление движения подачи (резца). Примером такой обработки могут служить схемы, приведенные на рисунке 1.4.

Измерить основные габаритные размеры резцов (длину резца L, длину его головки l, длину державки l 2 , сечение державки B x H, высоту головки h 1.

Габаритные размеры резцов измеряют штангенциркулем или металлической линейкой. В данной работе допустимая точность измерений линейных размеров резца + -1 мм.

Измерить углы лезвия резцов, используя угломеры универсальный МИЗ, настольный ЛИТ, конусный УН, УМ и др., а также выполнить контуры углов с помощью шаблонов (по указанию преподавателя). Углы лезвий резцов α, γ, β, δ измерить с точностью + - 1˚; φ, ε, φ1 - с точностью +-2˚, α1 и φ1 у отрезных резцов с точностью + - 10.

Обработать экспериментальные данные и результаты вписать в таблицу 1.1 результатов измерений (см. приложение 1-3).

Составить отчет о выполненной работе.

В отчет необходимо включить: следующие элементы цель работы; теоретическую часть; практическую или экспериментальную часть; обработку результатов и выводы.

К отчету прикладываются (в качестве приложения) эскизы (чертежи) резцов с пластинками твердого сплава:(проходного, расточного и отрезного) со спецификациями.

В тексте теоретической части должны быть изображены схемы обработки изучаемыми резцами, а также ссылки на эти рисунки, а сами рисунки снабдить подрисуночными надписями и расшифровкой всех обозначений, приведенных на рисунке. Инструмент на схеме показывают в положении, соответствующем окончанию обработки поверхности заготовки. Обработанную поверхность выделяют другим цветом или утолщенными линиями. На схеме обработки необходимо указывать характер движений резания: вращательные, возвратно-поступательные. Закрепление заготовки показывают условным знаком в соответствии с ГОСТ 3.107 – 83.

Необходимо представить эскизы трех изученных резцов в двух проекциях с необходимыми сечениями и габаритными размерами с цифровым обозначением всех углов лезвия в соответствии с таблицей замеров,(пример см. в приложении 4).

В выводах отметить, соответствуют (или не соответствуют) измеренные параметры резцов стандартным или рекомендуемым нормам машиностроения, влияние углов резца на процесс резания. Рекомендованные значения углов лезвия приводятся согласно приложениям 1 – 3.

Таблица 1.1 - Таблица результатов измерений

Влияние режимов резания и геометрических параметров токарных резцов на шероховатость обработанной поверхности при точении.

Оборудование и инструмент для проведения эксперимента

1. Станок токарно-винторезный 16В20, 16В20Г, 1А62.

2 .Резец проходные с пластинкой твердого сплава Т15К6 с углами φ 1 =0°,15°,30°.

3 .Заготовка – сталь 45 ГОСТ 1050-84; диаметром 25÷50мм, l =120мм.

4 .Профилометр-профилограф SJ-201P «Mitutoyo» (допускается другая модель прибора), образцы шероховатости токарной обработки.

5 .Эталоны шероховатости поверхности.

6 .Штангенциркуль.

7 .Микрометр 25÷50.

При механической обработке режущий инструмент (резец, фреза, абразивный крут и т.д.) оставляют на обработанной поверхности детали микроскопические неров­ности - шероховатости, видимые или невидимые невооруженным глазом.

По существу шероховатость поверхности - это микроскопические неровности, обусловленные тем, что не существует идеаль­ной поверхности заготовки и инструмента, как это можно пред­ставить по чертежу. С другой стороны, физическая неоднородность материала заготовки и инструмента обуславливает неравномерность процесса резания (силы резаний пульсируют, что вызывает вибрации инструмента и заготовки), наличие трения при резания сопровождается микросхватыванием.

Отмеченные и другие факторы определяют формирование на обработанной поверхности микронеровностей - шероховатостей.

Шероховатость поверхности - сово­купность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенная с помощью базовой длины - как другие термины, регламентируется ГОСТ 2789-73.

На рисунке 1.10 представлено нормальное сечение (сечение, перпендикулярное базовой поверхности) профиля в ви­де схемы. На этом рисунке линия m называется средней линией профиля - это базовая линия, имеющая фор­му номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины l среднее квадратичное отклонение профиля до этой линии минимально.

Рисунок 1.10. Параметры, характеризующие шероховатость поверхности по

ГОСТ 2789-73

В свою очередь, базовая длина l есть длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. Предпочтительным параметром, оценивающим, шероховатость поверхности является показатель - R a - среднее арифметическое отклонение профиля – среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:

,

где: l – базовая длина; n – число точек профиля на базовой длине;

y i – отклонение профиля – расстояние между любой точкой профиля и средней линией (см. Рисунок 1)

Кроме того, шероховатость поверхности характеризуется наибольшей высотой профиля R max – расстоянием между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины; показателем R Z - высотой неровностей профиля по десяти точкам (сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины).

Измерение значений шероховатости поверхности R а производится высокочувствительным электронным прибором - профилометром SJ-201P «Mitutoyo». При этом базовая длина представляет собой прямую линию.

Действие прибора основано на ощупывании алмазной иглой датчика профилометра исследуемой поверхности и преобразовании колебаний иглы в изменения напряжения при помощи механотрона.

Полученные электрические сигналы усиливаются, детектируются, интегрируются электронным блоком прибора, и результаты измерений подаются на ЖКИ экране.

Для полуколичественной визуальной оценки шероховатости поверхности могут использоваться эталоны, то есть металлические поверхности - образцы с заранее определенной шерохова­тостью.

В зависимости от служебного назначения изделия его поверхность должна иметь определенную шероховатость.

Под термином режимы резания понимается совокупность числовых значе­ний глубины резания, подачи, скорости ре­зания, геометрических параметров и стой­кости режущей части инструментов, а также силы резания, мощности и других параметров рабочего процесса резания, от которых зависят его технико-экономи­ческие показатели.

Свойства металлов (твердость и др.), способы обработки, технологические режимы обработки (величина подачи S, скорость резания V и глубина резания t), геометрия режущего инструмента, использование смазки, наличие вибраций в системе СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь) определяют уровень шероховатости обработанной поверхности, значение показателя R а.

На рисунке 1.11 схематически даны примеры влияния величины вспо­могательного угла в плане φ I токарного проходного резца (а) и величины подачи S (б) на формирование микронеровностей обработанной поверхности.

.

Рисунок 1.11. Влияние величины вспомогательного угла в плане φ I токарного проходного резца (а) и величины подачи (б) на формирование шероховатости обработанной поверхности при точении

В лабораторной работе изучают влияние подачи S и вспомогательного угла в плане φ 1 на шероховатость обработанной поверхности R а, мкм.

Подача S – это величина перемещения инструмента (резца) относительно заготовки в направлении подачи. При точении подача S, мм/об определяется величиной перемещения резца за один оборот заготовки.

Скорость резания V, м/мин – это величина перемещения поверхности резания относительно режущей кромки в единицу времени.

На токарном станке меняется частота вращения заготовки n, об/мин а скорость резания определяется по формуле:

, (м/мин)

где D – диаметр заготовки, мм.

Глубина резания t определяет толщину срезаемого слоя за один проход резца. При точении цилиндрической поверхности глубину резания определяют полуразностью диаметров до и после обработки: t = (D – d)/2, мм.

Для оценки влияния режимов резания и геометрических параметров токарных резцов использовался станок мод.16В20 или 1А62 и проходные прямые резцы с углом φ 1 =0°, φ 1 =15° и φ =30°.Схема обработки приведена на схеме рисунке 1.12.

Рисунок 1.12. Схема эксперимента

Эксперимент проводится на следующих режимах обработки:V=60-90м/мин, S пр =0,08-0,14мм/об, t =0,5÷2мм.На постоянных режимах обработки используется резец с углом φ 1 = 0°, φ= 15 0 , φ 1 =30°.

Результаты заносятся в таблицу 1.2

Таблица 1.2- Влияние величины подачи и вспомогательного угла в плане, на шероховатость обработанной поверхности

По полученным значениям шероховатости поверхности после обработки построить график зависимости изменения шероховатости обработанной поверхности при изменении величины продольной подачи и вспомогательного угла в плане φ 1 .

Лабораторная работа принимается преподавателем после собеседования по отчету и выявления знаний студента. Без сдачи зачета по выполненной ранее работе студент не допускается выполнением к следующей лабораторной работы.

Контрольные вопросы

1. Какие бывают резцы по направлению подачи и как их называют по этому признаку?

2. Из каких двух частей состоит резец и какие элементы имеет головка токарного резца?

3. Какую форму имеет режущая часть инструмента при отрезке?

4. Какие главные углы резания резца вы знаете?

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее руководство предназначено для лабораторных занятий студентов, обучающихся по специальности «Технология машиностроения» по курсу «Резание металлов».

Лабораторные работы должны способствовать закреплению теоретических знаний, полученных во время изучения курса, и развитию у студентов навыков самостоятельной работы.

Выполнение лабораторных работ позволит студентам изучить оборудование, инструменты, измерительные приборы. Составление отчетов по лабораторным работам научит студентов обобщать опытные данные, проводить графоаналитическую обработку и анализировать результаты.

Все работы составлены по единому плану: цель, краткие теоретические сведения, порядок выполнения работы, указания по составлению отчета и контрольные вопросы. По каждой работе студент сдает зачет, руководствуясь приведенными контрольными вопросами.

Сборник составлен Буровой Н.М. и Логуновой Э.Р. и является дополненным и переработанным изданием сборника лабораторных работ по курсу «Технология конструкционных материалов» Буровой Н.М. 1985г.

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ РЕЗЦОВ

Цель работы : Практическое ознакомление с основными типами резцов, конструкцией и геометрией режущих элементов, средствами и техникой измерения отдельных конструктивных и геометрических параметров.

^ Изучение основных типов резцов

Резцы классифицируют по следующим признакам:

1. 
   По виду оборудования: токарные, строгальные, долбежные (рисунок 1).
2. 
   По выполняемым переходам: проходные, подрезные, упорно-подрезные, отрезные, резьбовые, расточные, фасочные, фасонные (см. рисунок 1).
3. 
   По способу изготовления: цельные, с приваренной головкой, с приваренной или припаянной пластинкой, с механическим креплением режущей пластинки (рисунок 2, а).
4. 
   По форме рабочей части: прямые, отогнутые, изогнутые, оттянутые (рисунок 2, б).

1. 
   По направлению подачи: правые и левые (рисунок 3).

^ Конструктивные и геометрические параметры

резцов

Резец (рисунок 4) состоит из рабочей части 1 и крепежной части (стержня или тела резца) 2.

Рабочая часть резца образуется специальной заточкой и ограничена тремя поверхностями (см. рисунок 4):

передней 3, по которой в процессе резания сходит стружка;

главной задней 4, обращенной к поверхности резания и

вспомогательной задней 5, обращенной к обработанной поверхности детали. Режущие кромки, производящие реза­ние, получаются в результате пересечения трех плоскостей. Глав­ная режущая кромка 8 образуется пересечением передней и главной задней поверхностей, а вспомогательная режущая кромка 7 – пере­сечением передней и вспомогательной задней поверхностей. Место пересечения главной и вспомогательной режущих кромок называется вершиной резца 6.

Рисунок 3. Правые и левые резцы

Рисунок 4. Элементы резца

Углы резца

Исходной базой для измерения углов являются:

основная плос­кость – плоскость, параллельная направлениям продольной и попе­речной подач,

плоскость резания – плоскость, касательная к по­верхности резания и проходящая через главную режущую кромку (рисунок 5, а), а так же

главная секущая плоскость – плоскость перпендикулярная проекции главной режущей плоскости на основную плоскость.

^ Главные углы

Главные углы резца измеряются в главной секущей плоскости N – N , проведенной перпендикулярно к проекции главной режущей кромки на основную плоскость (рисунок 5, б).

^ Главный передний угол γ

Главный задний угол α – угол между задней поверхностью лез­вия к плоскостью резания.

Угол резания δ – угол между передней поверхностью лезвия и плоскостью резания.

Угол заострения β – угол между передней и задней поверхнос­тями лезвия.

Между углами существуют следующие зависимости:

При отрицательных значениях угла γ угол резания δ > 90°.

^ Вспомогательные углы

Вспомогательные углы резца измеряются во вспомогательной плоскости N 1 – N 1 проведенной перпендикулярно вспомогательной режущей кромке на основную плоскость (см. рисунок 5, б).

^ Вспомогательный угол γ 1 – угол между передней поверхностью лезвия и плоскостью, параллельной основной.

Вспомогательный угол α 1 – угол между вспомогательной задней поверхностью лезвия и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.

Рисунок 5. Геометрия резца: а) схема обработки детали; б) углы резца.

^ Углы в плане

Углы в плане измеряются в основной плоскости.

Главный угол в плане φ (см. рисунок 5, б) образован проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

^ Вспомогательный угол в плане φ 1 образован проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Угол при вершине резца ε образован проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Сумма этих углов в плане равна 180°.

^ Угол наклона главной режущей кромки

Угол наклона главной режущей кромки λ (см. рисунок 5 вид А) измеряется в плоскости резания. Это угол между режущей кромкой и горизонталью, проведенной через вершину резца.

Угол λ считается отрицательным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки; равным нулю – при главной режущей кромке, параллельной основной плоскости, и положительным, ког­да вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки.

^ Изучение методов контроля геометрических параметров резцов

Сечение тела резца B x Н (см. рисунок 4) измеряется штангенцир­кулем, а геометрические параметры – универсальным и настольным угломерами.

Универсальными угломерами измеряются углы в плане: главный φ и вспомогательный φ 1 . На рисунке 6 показано измерение угла универ­сальным угломером.

Универсальный настольный угломер (рисунок 7) применяется для из­мерения углов резца – переднего γ, заднего главного α и вспомогательного α 1 , главного в плане φ и вспомогательного в плане φ 1 и наклона главной режущей кромки λ.

Угломер состоит из основания 1 и стойки 2, по которой перемещается устройство, состоящее из блока 3, трех шкал с измерительными линейками 4. Это устройство перемещается на стойке по шпоночному пазу, поворачивается вокруг стойки и закрепляется в любом положении по высоте фиксатором 6. Измерительные ножи шкал имеют винты, позволяющие фиксировать требуемое их положение по отношению к измеряемой поверхности. Основание угломера снабжено линейкой 5, служащей для правильной установки резца при измере­нии углов φ и φ 1 .

Рисунок 6. Измерение главного угла в плане φ универсальным угломером.

Для измерения переднего угла γ используется измерительная линейка 4 (рисунок 7, б).

Линейка настраивается "на глаз" перпендикулярно главной ре­жущей кромке до соприкосновения с передней поверхностью резца. При этом указатель измерительной линейки, отклоняясь влево от нуля, показывает положительное значение угла γ. При отрицательном значении γ отсчет угла производится вправо от нуля. Измерение заднего угла α производится аналогично переднему. В этом случае измерительная линейка доводится до полного контакта с главной задней поверхностью. Отсчет значения угла α производится вправо от нуля.

Для измерения главного и вспомогательного углов в плане φ и φ 1 используется измерительная линейка 4 (рисунок 7, б). Резец устанавливается на основании 1 до соприкосновения с направляющей линейкой 5, а шкальное устройство поворачивается на стойке 2 в требуемое положение до соприкосновения измерительной линейки в пер­вом случае с главной, во втором – со вспомогательной режущей кромкой. Отсчет значения угла φ производится влево от нуля, а φ 1 – вправо от нуля.

Для измерения угла наклона главной режущей кромки применяет­ся измерительная линейка 4 (рисунок 7, а). Шкала поворачивается на стойке 2 в требуемое положение до соприкосновения с вершиной резца. При этом положение главной режущей кромки устанавливается параллельно измерительной плоскости линейки. При повороте изме­рительной линейки до соприкосновения с главной режущей кромкой указатель фиксирует значение угла наклона λ. При отсчете угла λ вправо от нуля получают его отрицательные значения, а влево от нуля – положительные.

Рисунок 7. Универсальный настольный угломер для углов призматических резцов: а) измерение угла λ; б) измерение углов γ и α; в) измерение углов φ и φ 1 .

^ Указания по выполнение работы

1 Ознакомиться с основными типами резцов, их конструктивными и геометрическими параметрами.

2 Выполнить эскизы заданного резца со всеми необходимыми сечениями.

3 Ознакомится со способами измерения геометрических параметров резца и провести эти измерения у заданного измерения.

4 Вычертить схему обработки для заданного резца.

Все данные занести в отчет.

^ Форма отчета

Данные резца

Результаты измерений углов резца, град.

Эскиз заданного резца с указанием положения секущих плоскостей, конфигураций сечений в этих плоскостях и геометрических параметров.

Схема обработки заданным резцом с указанием векторов скорости υ и подачи S.

Контрольные вопросы:

1. 
   Классификация резцов.
2. 
   Элементы резцов.
3. 
   Углы резца в статике: главные, вспомогательные, в плане, наклона главной режущей кромки.
4. 
   Методы контроля геометрических параметров.
5. 
   Схемы обработки различными токарными резцами.

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ

Цель работы : ознакомление с устройством и работой динамометра ДК – 1 и установление влияния режимов резания на величину составляющих сил резания при продольном точении.

^ Силы резания при точении

При точении на резец действует сила резания Р, представляющая собой равнодействующую сил, действующих на режущий инструмент, направление действия силы Р зависит от конкрет­ных условий работы.

Для удобства рассмотрения действия этой силы и использования в расчетах ее принято раскладывать на три составляющие (рисунок 1).

Рисунок 1. Силы резания при точении.

Сила Р Z – главная составляющая силы резания (касательная составляющая силы резания), совпадающая по направленно со скоростью главного движения резания в вершине лезвия.

Сила Р Y – радиальная составляющая силы резания, направленная по радиусу главного вращательного движения резания в вершине резания.

Сила P X – осевая составляющая силы резания, параллельная оси главного вращательного движения резания.

Величины перечисленных составляющих силы резания необходимо знать при определении мощности электродвигателя станка, расчете и проверке механизмов коробки скоростей и коробки подач, расчете режущего инструмента, при определении жесткости узлов станка и приспособлений, анализе условий вибрации.

В некоторых случаях при назначении режимов резания проверяют прочность и жесткость детали.

Величины составляющих силы резания, в зависимости от глубины резания t (в мм) и подачи S (мм/об), можно определить по эмпирическим формулам:

, Н

, Н (1)

где C P – коэффициенты, зависящие от физико-механических свойств материала заготовки и условий обработки;

X P и Y P – показатели степеней;

K P – поправочные коэффициенты, зависящие от конкретных условий обработки.

Так как методика исследования всех трех зависимостей (1) одна и та же, то целесообразно ограничиться изучением влияния эле­ментов режимов резания на величину только главной составляющей сил резания Р Z , а остальные составляющие вычислить по ориен­тировочным соотношениям:

(2)

Эти соотношения получены при обработке стали 45 без охлаждения для резцов с передним углом γ = 15°, главным углом в плане φ = 45°, углом наклона главной режущей кромки λ = 0.

Равнодействующая сил резания Р определяется как диагональ параллелепипеда, построенного на составляющих силах:

(3)

В данной работе измерение Р Z производится динамометром ДК – 1 (рисунок 2).

^ Работа динамометра

Динамометр ДК – 1 (см. рисунок 2) устанавливается на верхних салазках суппорта токарного станка вместо резцедержателя и закрепляется болтом, пропущенным через отверстие А.

Резец закрепляется в державке 2, которая соединена с корпусом 1 динамометра при помощи двух упругих (торсионных) брусков квадратного сечения 3. Под действием силы Р Z резец слегка отжимается вниз, скручивая торсионные бруски. При этом конец длинной планки 4, приваренной к державке 2, поднимается, нажимая стержнем 5 на ножку индикатора 6.

Перемещение ножки индикатора пропорционально деформации торсионных брусков 3 и, следовательно, касательной составляющей сил резания Р Z . Цена деления индикатора определяется предварительным тарированием.

Для устранения влияния неизбежных колебаний планки 4 на ножку индикатора предусмотрено простое демпфирующее устройство, включающее в себя насаженный на стержень 5 поршень 7 с двумя малыми отверстиями. Поршень помещен в цилиндре, заполненном вязким маслом.

Рисунок 2. Динамометр ДК – 1:

1 – корпус динамометра; 2 – державка; 3 – торсионный брусок; 4 – планка; 5 – стержень; 6 – индикатор; 7 – поршень.