Геометричні параметри інструментів

Геометричні параметри різального інструмента визначаються кутами, утвореними перетином поверхонь леза, а також положенням поверхонь ріжучих лез щодо оброблюваної поверхні і напрямом головного руху. Зазначені параметри ідентичні для різних видів інструменту, що дозволяє розглянути їх на прикладі різця, використовуваного при точінні.

Кути різця по передніх і задніх поверхнях вимірюють у певних координатних площинах.

Головний передній кут γ - кут між передньою поверхнею леза і площиною, перпендикулярної до площини різання; головний задній кут α - кут між задньою поверхнею леза і площиною різання; кут загострення β - кут між передньою і задньою поверхнями. З принципу побудови кутів випливає, що

α + β + γ = π / 2.

Кут нахилу ріжучої кромки X - кут у площині різання між ріжучою кромкою і основною площиною.

Кути в плані: головний кут в плані φ - кут в основний площині між слідом площини різання і напрямом поздовжньої подачі; допоміжний кут в плані φ '- кут в основний площині між допоміжною ріжучої крайкою і обробленої поверхнею.

Геометричні параметри різального інструмента істотно впливають на зусилля різання, якість поверхні і знос інструменту. Так, із збільшенням кута у інструмент легше врізається в матеріал, знижуються сили різання, поліпшується якість поверхні, але підвищується знос інструменту. Наявність кута а знижує тертя інструменту об поверхню різання, зменшуючи його знос, але надмірна його збільшення послаблює ріжучу крайку, сприяючи її руйнуванню при ударних навантаженнях.

Сили різання Р представляють собою сили, що діють на різальний інструмент у процесі пружнопластичної деформації і руйнування срезаемой стружки.

Сили різання призводять до вершини леза або до точки ріжучої кромки і розкладають по координатним осям прямокутної системи координат xyz (рис. 2.2). У цій системі координат вісь z спрямована по швидкості головного руху і її позитивний напрямок відповідає напрямку дії оброблюваного матеріалу на інструмент. Вісь у спрямована по радіусу кола головного руху вершини. Її позитивний напрямок також відповідає напрямку дії металу на інструмент. Напрямок осі х вибирається з умови утворення правої системи координат. Значення зусилля різання визначається кількома чинниками. Воно росте зі збільшенням глибини h різання і швидкості подачі s (перерізу срезаемой стружки), швидкості різання ν, зниженням переднього кута γ ріжучого інструменту. Тому розрахунок зусилля різання проводиться за емпіричними формулами, встановленими для кожного способу обробки (див. довідники з обробки різанням). Наприклад, для стругання ця формула має вигляд Р = СphXpsYpXn де коефіцієнти Ср, Хр, Yp, n характеризують матеріал заготовки, різця і вид обробки. Потужність процесу різання визначається скалярним добутком:

N = Pve (2.6)

Висловивши це твір через проекції по координатним осям, отримаємо:

N = Pz vz + Pyvy + Pxvx (2.7)

де vx, vy, vz - проекції на осі координат швидкості руху точки прикладання рівнодіючої сил різання. У практичних розрахунках використовується наближена залежність N = Pzv. Це спрощення обумовлене тим, що складові Ру і Рх повної сили різання малі в порівнянні з Р2, а швидкість подачі щодо швидкості різання складає всього 1 - 0,1%.

Продуктивність обробки при різанні визначається кількістю деталей, виготовлених за одиницю часу: Q = / Тт. Час виготовлення однієї деталі одно Тт = Тд + Тт + ТКП, де Те - машинний час обробки, що витрачається на процес різання, визначається для кожного технологічного способу; Тт - час підведення та відведення інструменту при обробці однієї деталі; Гвсп - допоміжний час встановлення та налаштування інструменту.

Таким чином, продуктивність обробки різанням в першу чергу визначається машинним часом То. При токарній обробці, хв: То = La / (nsoh), де L - розрахункова довжина ходу різця, мм; а - величина припуску на обробку, мм.

Відношення a / h характеризує необхідне число проходів інструменту при обробці з глибиною різання І. Тому найбільша продуктивність буде при обробці з глибиною різання h = а, найбільшою подачею s0 і максимальною швидкістю різання. Однак при увеличениипроизводительности знижується качесто поверхні і підвищується знос інструменту. Тому при обробці різанням вирішується завдання щодо встановлення максимально допустимої продуктивності при збереженні необхідної якості поверхні і стійкості інструмента.