Геометрия токарного резца: основные поверхности токарного резца и его параметры

Токарная обработка металлов - один из важнейших производственных процессов. В этой статье мы подробно разберем геометрию токарного резца - главного инструмента токаря. Узнаем основные элементы резца, рассмотрим различные углы и параметры, от которых зависит качество обработки. Эти знания помогут выбирать оптимальный инструмент и повысят эффективность токарных работ.

Основные элементы токарного резца

Резец является одним из важнейших режущих инструментов, применяемых при токарной обработке заготовок. От геометрии резца зависят его технические возможности, точность обработки и ресурс работы.

Любой токарный резец состоит из двух основных частей:

• Державка - предназначена для закрепления резца в резцедержателе токарного станка.
• Рабочая часть (головка) - выполняет процесс резания, формируя необходимые размеры обрабатываемой детали.

На рабочей части резца выделяют несколько основных элементов:

• Передняя поверхность - по ней скользит стружка в процессе резания.
• Задняя поверхность - обращена к обрабатываемой детали.
• Режущие кромки - линии пересечения передней и задней поверхностей. Различают главную режущую кромку, выполняющую основную работу, и вспомогательную.
• Главная и вспомогательная задние поверхности, примыкающие соответственно к главной и вспомогательной режущим кромкам.
• Вершина резца - место пересечения главной и вспомогательной режущих кромок. Может быть заостренной, закругленной или с переходной фаской.

Главные углы резца

Важнейшими геометрическими параметрами токарного резца являются его углы. Они определяют взаимное расположение поверхностей резца и влияют на процесс резания.

Геометрия токарного резца: основные углы измеряются в главной секущей плоскости. К ним относятся:

• Главный задний угол - между задней поверхностью и плоскостью резания. Влияет на силы резания и трение. Чем больше угол, тем выше износ резца.
• Главный передний угол - между передней поверхностью и плоскостью резания. Влияет на прочность резца и чистоту обработки. Может быть положительным или отрицательным.
• Угол резания - между передней поверхностью и плоскостью резания. Зависит от твердости обрабатываемого материала.
• Угол заострения - между передней и задней поверхностями. Определяет степень заострения вершины.

Правильный выбор этих углов при заточке повышает стойкость и производительность резца при обработке.

Рассмотрим подробнее главный задний угол. Он влияет на силы трения между резцом и деталью, а также тепловыделение в зоне резания. Чем больше задний угол, тем ниже интенсивность трения, но выше износ резца. Рекомендуется выбирать значение главного заднего угла в пределах 5-15° в зависимости от обрабатываемого материала.

Главный передний угол влияет на прочность резца и качество обработанной поверхности. Положительные значения (до 15°) обеспечивают лучшее качество, но снижают прочность. Отрицательные значения повышают прочность, но затрудняют резание.

Таким образом, грамотный выбор основных углов токарного резца и контроль их значений при заточке крайне важны для обеспечения эффективного процесса резания.

Углы в плане

Помимо главных углов, важную роль в геометрии токарного резца играют углы в плане:

• Главный угол в плане - между направлением подачи и проекцией главной режущей кромки на основную плоскость.
• Вспомогательный угол в плане - между направлением подачи и проекцией вспомогательной режущей кромки.

Главный угол в плане влияет на колебания и изгиб заготовки. Рекомендуется выбирать 45° для обработки большинства металлов. Для хрупких заготовок используют большие значения 60-90°.

Вспомогательный угол определяет чистоту обработки и стойкость резца. Чем меньше его значение, тем выше стойкость и ниже шероховатость поверхности.

Угол наклона режущей кромки

Еще одним важным параметром геометрии токарного резца является угол наклона его режущей кромки:

• Положительный наклон - вершина ниже режущей кромки.
• Отрицательный наклон - вершина выше режущей кромки.
• Нулевой наклон - режущая кромка параллельна основной плоскости.

Угол наклона влияет на сход стружки и износ резца. Положительный наклон улучшает условия резания. Отрицательный используют при обработке хрупких материалов.

Кинематика процесса резания

В процессе резания углы токарного резца меняются. Это связано с:

• Смещением резца относительно оси вращения заготовки.
• Наличием продольной и поперечной подачи.
• Износом передней и задней поверхностей.

При расчетах нужно учитывать действительные значения углов в динамике резания. Это влияет на точность обработки, качество поверхности, стойкость резца.

Материалы резцов

Материал режущей части резца влияет на его стойкость и стоимость. Наиболее распространены инструментальные стали и твердые сплавы.

Инструменты из быстрорежущей стали дешевле, но менее стойкие. Их приходится чаще перетачивать.

Твердосплавные резцы дороже, зато режут в 5-10 раз дольше. Это снижает расходы на эксплуатацию и простои.

Грамотный выбор материала повышает эффективность токарного проходного резца на производстве.

Заточка резцов

Для поддержания режущих свойств токарных резцов необходима регулярная заточка. Она производится абразивными кругами из более твердых материалов.

Абразивные материалы

Для заточки carbide резцов применяют алмазные круги. Для закаленной стали подходят корундовые или карбидно-корундовые круги средней или открытой структуры.

Заточные станки

Используют универсальные заточные станки, а также специализированные для заточки резцов. Процесс может быть автоматизирован.

Технология заточки

Сначала затачивают заднюю поверхность, затем переднюю. Переднюю поверхность обрабатывают в 2 этапа с формированием фаски.

Многостадийная заточка

Для повышения стойкости применяют заточку резцов в несколько стадий с постепенным уменьшением углов. Это позволяет добиться максимальной остроты режущих кромок.

Контроль геометрии

После заточки обязательно контролируют геометрию резцов с помощью специальных измерительных устройств и шаблонов.

Эксплуатация резцов

Для продления срока службы резцов в процессе эксплуатации рекомендуется:

• Своевременная заточка или замена
• Правильный выбор режимов резания
• Применение СОЖ
• Аккуратное обращение с резцами

Восстановление резцов

Изношенные резцы можно восстановить методами наплавки или наращивания режущих пластин. Это позволяет продлить срок службы дорогостоящих твердосплавных резцов.

Требования к геометрии резцов

Геометрия режущей части токарных резцов должна обеспечивать:

• Высокую производительность обработки
• Хорошее качество обработанной поверхности
• Оптимальные условия для схода стружки
• Достаточную прочность и износостойкость

Параметры резцов подбираются в зависимости от обрабатываемого материала, операции и технологических условий.

Обрабатываемый материал

При резании хрупких материалов используют большие углы заострения, малые углы в плане. Для вязких материалов наоборот.

Тип операции

Для черновых операций подходят резцы с большими задними углами. Для чистовых операций требуются острые резцы с малыми задними углами.

Жесткость системы

При низкой жесткости применяют резцы с большими углами в плане для уменьшения вибраций.

Маркировка и стандартизация

Готовые токарные резцы маркируются в соответствии с ГОСТ. Указываются геометрические параметры, материал, производитель.

Существуют стандарты на основные типы токарных резцов, которые устанавливают допустимые значения параметров.

Автоматизация заточки резцов

Применение ЧПУ заточных станков позволяет автоматизировать процесс заточки резцов с высокой точностью и производительностью.

Используют специальное программное обеспечение для автоматической заточки резцов с заданными параметрами.