Принцип выбора углов режущего инструмента токарного станка | MachineMFG

Принцип выбора углов режущего инструмента для токарного станка

5
(2)

Угол наклона токарного инструмента - важнейший параметр, влияющий на эффект резания, включающий в себя угол ракеля, угол зазора, угол опережения, угол вторичного опережения и угол наклона лезвия.

  • Угол ракеля - это угол между инструментом и контактной поверхностью заготовки, который влияет на силу резания и качество поверхности реза.
  • Угол зазора - это угол между задней поверхностью инструмента и основанием, который в основном влияет на стойкость инструмента и условия отвода тепла.
  • Угол опережения - это угол между главной режущей кромкой инструмента и осью вращения заготовки, влияющий на распределение силы резания и глубину реза.
  • Угол вторичного опережения - это угол между вторичной режущей кромкой и первичной режущей кромкой, влияющий на шероховатость обработанной поверхности и прочность инструмента.
  • Угол наклона лезвия - это угол между кромкой инструмента и осью вращения заготовки, влияющий на направление выброса стружки и качество обработки.

При выборе угла наклона инструмента учитывайте жесткость системы токарного процесса, состоящей из токарного станка, приспособления и инструмента, а также геометрическую форму и характеристики материала обрабатываемой заготовки.

Например, при хорошей жесткости системы угол опережения должен быть небольшим, чтобы увеличить срок службы инструмента, улучшить условия теплоотвода и шероховатость поверхности. При обработке ступеней угол опережения обычно составляет 90°, а для заготовок, отрезанных посередине, угол опережения обычно составляет 60°.

Кроме того, на выбор угла зазора влияет обрабатываемый материал. Например, при резке пластичных металлов угол зазора больше, а для хрупких металлов или материалов с высокой прочностью угол зазора меньше.

Выбор угла при токарной обработке

В статье рассматриваются различные факторы, влияющие на выбор каждого угла, такие как твердость обрабатываемого материала, тип операции обработки и жесткость системы токарного процесса. В ней также объясняется важность трех базовых плоскостей, используемых для определения и измерения геометрического угла токарного инструмента.

Будь вы опытным профессионалом или новичком, желающим улучшить свои резка металла и навыков, эта статья обязательна к прочтению. Итак, берите свои токарные инструменты и готовьтесь вывести свою обработку на новый уровень!

При резке металла угол наклона инструмента играет решающую роль в определении геометрии режущей части инструмента по мере его проникновения в заготовку.

Основы выбора угла режущего инструмента для токарного станка

Важность выбора угла

При работе на токарном станке выбор подходящего угла наклона инструмента имеет решающее значение для достижения желаемых результатов. От выбранного угла во многом зависит точность обработки заготовки, скорость съема материала и общая эффективность процесса. Хорошо подобранный угол также будет способствовать долговечности режущего инструмента, что в конечном итоге позволит сэкономить время и снизить затраты.

Виды режущих инструментов

Существует несколько типов режущих инструментов, используемых в токарные работы, в том числе:

  • Токарные инструменты: Используются для удаления материала с внешнего диаметра заготовки, создавая цилиндрическую форму.
  • Облицовочные инструменты: Используется для резки материала на конце заготовки для создания плоской поверхности.
  • Расточные инструменты: Необходим для увеличения существующих отверстий в заготовке.
  • Режущие инструменты: Предназначен для разделения или отделения части заготовки от основного материала.

Геометрия углов инструмента

Геометрия углов инструмента играет важную роль в определении производительности и срока службы режущего инструмента. К числу критических углов, которые необходимо учитывать, относятся:

  • Угол наклона граблей: Этот угол влияет на образование стружки, силы резания и температуры. Положительный угол резания может уменьшить силу резания и облегчить образование стружки, а отрицательный угол резания может обеспечить более прочную режущую кромку, подходящую для более твердых материалов.
  • Угол зазора: Углы зазора необходимы для предотвращения трения между заготовкой и инструментом. Недостаточный зазор может привести к повышенному износу и выделению тепла.
  • Угол поворота: Угол опережения - это угол между режущей кромкой и поверхностью заготовки. Он влияет на направление сил, толщину стружки и длину контакта между инструментом и заготовкой. Больший угол опережения может привести к образованию более тонкой стружки, уменьшая силы резания, но при этом может ухудшить качество обработки поверхности.

Выбор угла наклона инструмента зависит от таких факторов, как обрабатываемый материал, тип выполняемой токарной операции и желаемый результат обработки заготовки. Понимание этих основ позволит принимать взвешенные решения для оптимизации токарная резка процесс.

Состав режущей части токарного инструмента

Режущая часть токарного инструмента состоит из ракельной поверхности, главной боковой поверхности, вспомогательной боковой поверхности, главной режущей кромки, вспомогательной режущей кромки и вершины инструмента.

состав режущей части токарного инструмента
  • Грабли: Поверхность, по которой стружка стекает на инструмент.
  • Главное лицо фланга: Поверхность на инструменте, которая взаимодействует с обрабатываемой поверхностью на заготовке и противостоит ей.
  • Вторичный фланговый обрез: Поверхность на инструменте, которая взаимодействует с обрабатываемой поверхностью на заготовке и противостоит ей.
  • Основная режущая кромка: Линия пересечения между ракельной поверхностью инструмента и основной боковой поверхностью.
  • Вторичная режущая кромка: Линия пересечения между ракельной поверхностью инструмента и вторичной боковой поверхностью.
  • Наконечник для инструментов: Место пересечения главной и вспомогательной режущей кромки. Вершина инструмента может иметь небольшую кривую или прямую линию, называемую вершиной скругления или вершиной снятия фаски.

Вспомогательная плоскость для измерения угла наклона режущего инструмента токарного станка

Для определения и измерения геометрического угла токарного инструмента необходимо выбрать три опорные плоскости. Эти три опорные плоскости - плоскость резания, базовая плоскость и перпендикулярная плоскость.

1) Режущая плоскость

Плоскость, пересекающаяся в заданной точке на главной режущей кромке и перпендикулярная базовой плоскости хвостовика.

Режущая плоскость

2) Базовая плоскость

Плоскость, проходящая через выбранную точку на главной режущей кромке и параллельная базовой поверхности хвостовика.

Базовая плоскость

3) Ортогональная плоскость

Плоскость, перпендикулярная плоскости реза и перпендикулярная базовой плоскости.

Ортогональная плоскость

Видно, что эти три координатные плоскости перпендикулярны друг другу, образуя пространственную прямоугольную систему координат.

три координатные плоскости

Основные геометрические углы и выбор токарного инструмента

1) Принцип выбора угла наклона (γ0 )

Величина угла наклона является решающим фактором в балансе между долговечностью и остротой режущий инструмент.

При определении угла наклона следует в первую очередь учитывать твердость разрезаемого материала.

Для материалов с высокой твердостью предпочтителен меньший угол наклона, а для более мягких материалов - больший.

Кроме того, тип операции обработки также влияет на выбор угла наклона.

Для черновой обработки предпочтителен меньший угол, а для чистовой - больший. Обычно выбирается угол наклона в диапазоне от -5° до 25°.

Принцип выбора угла наклона (γ0 )

Как правило, при изготовлении токарных инструментов угол наклона (γ0) не задается заранее. Вместо этого он достигается за счет шлифования стружкоотводящей канавки на инструменте.

Эта канавка, также известная как стружколомающая канавка, служит для разрушения стружки без наматывания, контроля направления потока стружки для сохранения точности обработанной поверхности, снижения сопротивления резанию и продления срока службы инструмента.

паз для отламывания стружки

2) Принцип выбора заднего угла (α0 )

Во-первых, следует учитывать тип обработки. При чистовой обработке задний угол должен иметь большое значение, а при черновой обработке - маленькое.

Во-вторых, необходимо учитывать твердость обрабатываемого материала.

Если обрабатываемый материал твердый, основной задний угол должен иметь небольшое значение, чтобы повысить прочность режущей головки.

С другой стороны, если материал мягкий, задний угол может иметь большее значение. Задний угол не должен быть 0° или отрицательным и обычно выбирается в диапазоне от 6° до 12°.

Принцип выбора заднего угла (α0 )

3) Принцип выбора угла режущей кромки (Кр )

Во-первых, необходимо учитывать жесткость системы токарного процесса, состоящей из токарных станков, приспособлений и инструментов.

Если жесткость системы хорошая, угол входа должен быть небольшим, что увеличит срок службы токарного инструмента, улучшит условия отвода тепла и приведет к лучшему шероховатость поверхности.

Во-вторых, необходимо учитывать геометрию обрабатываемой заготовки. При обработке ступеней угол режущей кромки должен составлять 90°.

Для заготовок, разрезаемых посередине, угол наклона режущей кромки обычно составляет 60°. Угол наклона режущей кромки обычно составляет от 30° до 90°, при этом наиболее часто используются углы 45°, 75° и 90°.

Принцип выбора угла режущей кромки (Kr )

4) Принцип выбора угла вторичного отклонения (Kr')

Во-первых, токарный инструмент, заготовка и зажим должны обладать достаточной жесткостью, чтобы уменьшить угол вторичного отклонения, в противном случае следует выбрать большее значение.

Во-вторых, учитывайте характер обработки.

При чистовой обработке угол вторичного отклонения должен составлять 10°-15°, в то время как при черновой обработке он должен быть около 5°.

Принцип выбора угла вторичного отклонения (Kr')

5) Принцип выбора угла наклона (λS)

В основном это зависит от характера процесса обработки. При черновой обработке заготовка оказывает значительное воздействие на токарный инструмент.

При чистовой обработке, когда λS меньше или равно 0°, сила удара заготовки о токарный инструмент минимальна.

Если λS больше или равно 0°, обычно принимается значение 0°. Угол наклона обычно выбирается в диапазоне от -10° до 5°.

Принцип выбора угла наклона (λS)

Какое влияние оказывает угол наклона токарного инструмента на силы резания и качество поверхности резания?

Влияние углов токарного инструмента на силы резания и качество поверхности резания в основном отражается в следующих аспектах:

Угол наклона: Величина угла наклона непосредственно влияет на остроту режущей кромки и силу резания. Увеличение угла наклона может повысить остроту режущей кромки, тем самым уменьшая силу резания и делая рез более легким. Одновременно больший угол наклона способствует улучшению отвода стружки, уменьшению деформации резания и повышению качества обработанной поверхности. Однако при слишком большом угле наклона прочность режущей кромки снижается, что приводит к ускоренному износу вершины инструмента и увеличению силы резания.

Угол зазора: Угол зазора - это угол между режущей поверхностью и линией, перпендикулярной оси инструмента. Он влияет на прочность режущей кромки и отвод стружки. Соответствующий угол зазора может повысить стойкость инструмента и эффективность удаления стружки, но слишком большой угол зазора может увеличить силу резания.

Ведущий угол: Угол опережения влияет на форму стружки и направление силы резания. Различные углы опережения подходят для различных требований к обработке, таких как черновая или чистовая обработка. Например, при черновом торцевом фрезеровании угол опережения от 60° до 75° позволяет значительно снизить радиальную силу резания, повысить виброустойчивость и стабильность резания.

Угол фаски наконечника: Увеличение угла фаски кончика может снизить силы резания и температуру резания, увеличивая срок службы режущей кромки и качество поверхности. Однако если угол фаски слишком велик, это может привести к уменьшению угла входа режущей кромки. Стружка может легко перекрыть зазор между инструментом и заготовкой, что негативно скажется на результатах обработки.

Каковы наилучшие критерии выбора заднего угла при обработке различных материалов?

Лучшие критерии выбора заднего угла при обработке различных материалов зависят в первую очередь от свойств материала заготовки (таких как твердость, пластичность, вязкость и т. д.) и конкретных требований к процессу обработки (например, грубая или тонкая обработка). Вот лучшие критерии выбора, которые я обобщил в результате своих исследований:

При обработке пластиковых материалов следует выбирать больший задний угол. Это связано с тем, что пластиковые материалы склонны к деформации и прилипанию к инструменту. Больший задний угол помогает уменьшить трение между инструментом и заготовкой, тем самым повышая эффективность обработки и качество поверхности.

При обработке хрупких или твердых материалов следует выбирать меньший задний угол. Это связано с тем, что хрупкие и твердые материалы более склонны к образованию трещин. Меньший задний угол может повысить прочность режущей кромки и предотвратить поломку в процессе обработки.

При тонкой обработке из-за меньшей толщины реза следует выбирать больший задний угол, чтобы обеспечить качество обработанной поверхности. Это делает инструмент более острым, уменьшает износ и повышает точность обработки.

При обработке материалов, склонных к образованию закаленных слоев, следует выбирать больший задний угол. Это поможет предотвратить образование закаленных слоев и сохранить остроту инструмента.

Для специфических материалов, таких как титановые сплавы, обладающие повышенной пластичностью и вязкостью, при обработке следует также учитывать больший задний угол, чтобы снизить сложность обработки и повысить ее эффективность.

Как количественно определяется влияние первичного и вторичного углов рельефа на шероховатость обработанной поверхности?

Влияние первичного и вторичного углов рельефа на шероховатость обработанной поверхности может быть оценено несколькими способами:

Влияние угла первичного рельефа: Угол первичного рельефа (KAPR) - это угол между главной режущей кромкой инструмента и поверхностью заготовки. Он влияет на толщину стружки, силу резания и срок службы инструмента. При уменьшении угла первичного рельефа толщина стружки уменьшается. В результате утончения стружки обрабатываемый материал распределяется по большей части режущей кромки, что может повлиять на шероховатость поверхности.

Влияние угла вторичного рельефа: Угол вторичного рельефа в основном влияет на шероховатость и качество обработанной поверхности. Меньший угол вторичного рельефа может уменьшить шероховатость поверхности, так как он увеличивает прочность наконечника инструмента, уменьшает вибрации и полирует обрабатываемую поверхность.

Однако уменьшение угла вторичного рельефа может легко вызвать вибрации, поэтому его необходимо определять с учетом жесткости станка. Кроме того, обычно уменьшая угол вторичного рельефа kr', можно уменьшить значение шероховатости поверхности, хотя это может привести к вибрации инструмента.

Всестороннее рассмотрение: Среди геометрических параметров инструмента значительное влияние на шероховатость поверхности оказывают первичный угол рельефа Kr, вторичный угол рельефа Kr' и радиус вершины инструмента re. Когда углы первичного и вторичного рельефа малы, высота остаточной зоны на обработанной поверхности также мала, что снижает шероховатость поверхности. Это говорит о том, что, регулируя величину первичного и вторичного углов рельефа, можно в определенной степени контролировать шероховатость поверхности.

Каковы конкретные примеры влияния угла наклона инструмента на направление отвода стружки и качество обработки?

Влияние угла наклона инструмента на направление отвода стружки и качество обработки можно проследить, прежде всего, по следующим аспектам:

Положительный или отрицательный угол ракеля напрямую влияет на направление потока стружки. При положительном угле наклона стружка вращается против часовой стрелки и удлиняется, образуя угол в своей корневой части с обрабатываемой поверхностью, в результате чего поток стружки направляется только в сторону обрабатываемой поверхности. Это говорит о том, что конструкция угла наклона играет важную роль в управлении направлением потока стружки, особенно в ситуациях, когда необходимо уменьшить загрязнение стружкой поверхности заготовки.

В процессе косого резания стали C45 угол ракеля λs существенно влияет на минимальную толщину несрезанной стружки (hmin) в диапазоне от 0° до 60°. Этот вывод был подтвержден теоретическим анализом и экспериментальной проверкой. Это означает, что угол ракеля не только влияет на направление отвода стружки, но и оказывает непосредственное влияние на скорость съема материала в процессе обработки.

При угловом резании стружка выходит из режущей кромки под наклоном и образует боковой изгиб вдоль передней поверхности инструмента, формируя спиральный сброс стружки. Это явление обусловлено распределением сил трения между инструментом и стружкой. Это еще раз подтверждает значительное влияние угла наклона на характеристики отвода стружки.

Регулировка угла наклона также может повлиять на стойкость инструмента и степень закалки заготовки. Увеличение угла наклона может привести к снижению температуры задней поверхности инструмента, тем самым уменьшая износ задней поверхности инструмента. Это означает, что, регулируя угол наклона, можно в определенной степени продлить срок службы инструмента и улучшить качество поверхности заготовки.

Как в системе с высокой жесткостью регулировать угол наклона токарного инструмента в зависимости от геометрии и характеристик материала заготовки?

В системах с высокой жесткостью регулировка угла наклона токарного инструмента в соответствии с геометрической формой и характеристиками материала заготовки требует первоначального учета геометрических параметров инструмента, включая главный угол опережения, угол разгрузки и угол подхода.

Эти параметры существенно влияют на деформацию резания, силу резания, температуру резания и износ инструмента, тем самым влияя на эффективность резания, срок службы инструмента, качество поверхности заготовки и стоимость обработки. Например, регулировка углов инструмента, в частности, угла главного увода, угла разгрузки и угла подхода, может решить проблему вибрации станка и дребезжания инструмента.

Для различных форм заготовок и материалов выбор подходящей формы инструмента также имеет решающее значение. Например, 80-градусное ромбовидное лезвие подходит для широкого спектра задач - от грубой до тонкой обработки, в то время как 55- или 35-градусное ромбовидное лезвие обычно используется для контурной обработки. Кроме того, при выборе геометрической формы инструмента следует учитывать такие факторы, как геометрическая форма заготовки, ее материал и требования к качеству поверхности.

В практических операциях следует также обращать внимание на размер остаточной зоны, остающейся на обработанной поверхности, когда инструмент совершает движение подачи относительно заготовки. Уменьшение главного угла опережения, угла разгрузки и увеличение радиуса вершины инструмента могут уменьшить высоту остаточной зоны. Это означает, что при регулировке угла наклона инструмента необходимо учитывать не только геометрические параметры инструмента, но и то, как эти параметры влияют на физические явления в процессе резания, такие как сила резания и эффективность резания.

Настройка угла наклона токарного инструмента в соответствии с геометрической формой и характеристиками материала заготовки требует комплексного рассмотрения геометрических параметров инструмента (таких как главный угол опережения, угол рельефа и угол подхода), выбора соответствующей формы инструмента, учета взаимодействия между инструментом и заготовкой, а также физических явлений в процессе резания. Такие корректировки позволяют повысить эффективность обработки, продлить срок службы инструмента и обеспечить качество обработки заготовки.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 5 / 5. Количество оценок: 2

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

3 комментария к “Lathe Cutting Tool Angles Selection Principle”

  1. Марк Андерсон

    Марк Андерсон
    Я преподаю в North County Trade Tech HS в Висте, Калифорния. Могу ли я получить цветную копию статьи "Принципы выбора угла наклона инструмента при токарной обработке". Эта статья была бы отличным учебным пособием для моих учеников старших классов.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх