Углы токарного резца: виды и измерение

О чем речь? Резец является важной деталью токарного станка, а его углы играют ключевую роль в резке и конечном результате обработки. Они расположены на рабочей головке резца.

Что учесть? Перед работой нужно измерить углы резца, чтобы результат заточки был как на чертеже. Это делают специальным прибором, придерживаясь определенного алгоритма.

Классификация резцов

Резец является ключевым режущим инструментом, применяемым в процессах строгания, долбления и токарной обработки. Он применяется для формирования деталей разной формы, размера, материала и степени точности.

Резцы бывают разных типов в зависимости от характеристик:

1. Направление обработки: левые и правые.
2. Форма конструкции: прямые, изогнутые, оттянутые, отогнутые. Также есть резцы, названные в честь известных токарей и конструкторов, таких как Трутнев, Семинский, Павлов, Бирюков, Борткевич, Лакур, Шумилин, Меркулов, Невеженко и другие.
3. Форма сечения стержня: круглые, прямоугольные и квадратные.
4. Метод производства: цельные и составные.
5. Материал изготовления: алмазные, эльборовые, из твердых сплавов (металлокерамические, вольфрамовые, титановольфрамовые) и из инструментальной стали (углеродистой, быстрорежущей и легированной).
6. Установка относительно детали: тангенциальные и радиальные.
7. Тип обработки черновые и чистовые обработки, а также применяемый для тонкого точения.
8. Вид обработки: долбежные, токарные и строгальные резцы. Токарные делятся на канавочные, резьбонарезные, подрезные и другие, а долбежные и строгальные — на прорезные, отрезные и другие виды.

Таким образом, классификация резцов охватывает множество аспектов, от материала изготовления до специфики применения на станках.

Конструкция токарного резца

Токарный резец состоит из двух основных элементов: державка, рабочая головка. Державка предназначена для крепления инструмента к станку, обеспечивая его устойчивость, в то время как рабочая головка используется непосредственно в процессе точения.

На рабочей части резца находятся три поверхности. Передняя поверхность предназначена для удаления стружки, в то время как две задние — основная и вспомогательная — соприкасаются с заготовкой. В месте их соединения с передней поверхностью формируются кромки и вершина инструмента.

Основная нагрузка при использовании инструмента приходится на его острый конец, известный как вершина резца. Для предотвращения сколов на вершине иногда создают легкую округлость, что значительно увеличивает ее износостойкость.

Основные углы токарного резца

Выбор инструмента для обработки заготовки зависит от множества факторов, среди которых тип материала, его ключевые свойства (твердость и вязкость), а также интенсивность и условия работы. Важно подобрать инструмент с углами резца токарного станка, соответствующими всем этим параметрам.

Главный задний угол токарного резца

Угол регулирует силу трения в рабочей области.

Слишком острый угол резания токарного резца увеличивает площадь соприкосновения с обрабатываемым материалом, что негативно сказывается на точности реза.

Слишком широкий может поставить под угрозу безопасность процесса из-за уменьшения прочности инструмента и ухудшения фиксации в державке, что приводит к возрастанию вибраций и колебаний при точении.

Главный передний угол токарного резца

Передний угол токарного резца играет важную роль в снижении деформации при срезании слоев металла на детали, облегчает резание, упрощает удаление стружки, способствует лучшему отводу тепла из зоны реза.

При малом значении главного переднего угла удаление металла с заготовки происходит быстро и точно, однако это оказывает давление лишь на маленький участок.

Главный передний угол иногда может быть отрицательным, что характерно для инструментов, предназначенных для грубой обработки под сильной нагрузкой. В таком случае нагрузка распределяется не только на кромку, но и на всю переднюю поверхность инструмента, обеспечивая его большую стабильность и надежность.

Угол резания

Угол резания влияет на глубину проникновения инструмента в обрабатываемый материал и на легкость этого процесса. Обычно этот угол варьируется от 60 до 100 градусов.

Угол заточки

Больший угол заточки резца токарного станка способствует увеличению прочности режущей кромки. Меньший угол делает резец более острым, но это снижает его прочность.

Главный угол в плане

Низкие значения главного угла способствуют повышению прочности инструмента и увеличению скорости его работы. Слишком малый главный угол в плане может вызвать вибрации.

Вторичный угол в плане

Вторичный угол имеет значительное воздействие на результаты резки. Широкий угол в плане часто приводит к образованию шероховатостей на поверхности, в то время как более узкий угол способствует более гладкому и чистому резу. Использование узкого угла может вызвать более быстрый нагрев инструмента.

Вспомогательный задний угол

Этот элемент снижает трение в процессе обработки, что предотвращает излишний нагрев в области резки. Благодаря этому срок службы инструмента увеличивается. Однако, с уменьшением размера ассистирующего заднего угла инструмент теряет в прочности.

Угол около вершины

Острота угла заточки резца по металлу у вершины детали сильно зависит от качества ее обработки. Более острый угол способствует эффективному удалению металлических слоев, но при этом происходит нагрев обрабатываемой зоны. Это приводит к ускоренному износу и повышает риск разрушения инструмента.

Угол наклона режущего края

Этот угол определяет, в каком направлении будет удаляться стружка в процессе резки. Значение этого угла может быть как положительным, так и отрицательным.

В случае отрицательного угла стружка удаляется в направлении резания. Такой угол часто используется для выполнения чистовых работ. При черновой обработке его значение обычно составляет от 10 до 12 градусов. Для обработки особо твердых материалов, таких как закаленные стали, рекомендуется устанавливать угол 20–30 градусов.

У универсальных резцов это значение равно 0.

Измерение углов заточки токарного резца

Для обеспечения наивысшей точности работы необходимо использовать только специализированное ручное оборудование, которое включает в себя несколько основных элементов:

• основание, к которому прикрепляются все компоненты;
• регулируемый подвижный шаблон для стойки, который можно настроить в нужное положение;
• градуированная шкала, предназначенная для отслеживания показаний;
• стопорный винт, который фиксирует и сохраняет направление изменений показателей.

Процедура измерения углов токарного резца проходит следующим образом:

• расположение измерительного прибора;
• прилаживание его к объекту измерения;
• отсчитывание показаний, которые и укажут на искомый угол.

Этот метод отличается простотой и высокой степенью точности. Для измерения углов токарных резцов, имеющих разную геометрию, желательно использовать оборудование с нониусной шкалой, чтобы повысить точность определения углов.

Влияние главного угла в плане и угла наклона режущего края на процесс резания

Значение главного угла в плане определяется на основе сравнений, демонстрирующих условия функционирования резцов с одинаковыми значениями подачи и глубины резания, но при различных углах в плане.

С увеличением главного угла в плане до 60° обрабатываемая деталь испытывает меньший прогиб под действием силы в процессе резания, по сравнению с силой, действующей при угле 30°. Это делает резец с углом 60° более подходящим для работы с нежесткими деталями большой длины и относительно малого диаметра в отличие от резца с углом 30°. При этом, с углом 30°, режущая кромка резца имеет большую рабочую длину по сравнению с длиной при угле 60°, что улучшает отвод тепла и увеличивает время работы между заточками.

Важность угла наклона проявляется в возможности управления направлением стружки: при положительном угле стружка уходит вправо (рис. а), при угле равном нулю — перпендикулярно режущей кромке (рис. б), а при отрицательном — влево (рис. в). Это может быть весьма полезно в определенных условиях.

Часто задаваемые вопросы об углах токарного резца

Что представляет собой геометрия токарного резца?

Геометрия режущего инструмента охватывает различные конструктивные характеристики:

• углы резания;
• размеры и формы режущих лезвий;
• контуры рабочих поверхностей.

Правильный выбор параметров угла токарного резца способствует повышению производительности и качества механической обработки. Особенно важны геометрические параметры углов резцов при токарной обработке, поскольку они влияют на взаиморасположение поверхностей инструмента.

Какое действие оказывает передний угол токарного резца?

Увеличение переднего угла у резца облегчает удаление стружки, однако это приводит к сокращению угла заострения, что снижает прочность инструмента. По этой причине при работе с мягкими материалами передний угол может быть относительно большим, тогда как для твердых его следует уменьшать.

Как выбираются углы заточки резца по металлу?

Выбор углов заточки осуществляется с учётом типа токарных работ и стабильности системы «станок – инструмент – заготовка». Например, для обработки большинства металлов подходят инструменты с основным углом 45°. Однако при работе с тонкими и длинными заготовками рекомендуется использовать резцы с углом от 60° до 90°, чтобы предотвратить прогиб и вибрацию детали.

Статья подробно объяснила структуру различных углов токарного резца и их назначение. Теперь вы, скорее всего, осознаете значимость сохранения геометрии профиля резца в соответствии с рекомендациями и сможете выполнить его заточку при необходимости.