Главными углами резца являются главный задний угол, передний угол, угол заострения и угол резания. Эти углы измеряются в главной секущей плоскости (рис. 5).

Главная секущая плоскость есть плоскость, перпендикулярная к главной режущей кромке и основной плоскости.

Главным задним углом называется угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.

Этот угол обозначается греческой буквой α (альфа).

Углом заострения называется угол между передней и главной задней поверхностями резца.

Этот угол обозначается греческой буквой β (бэта).

Передним углом называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, проведенной через главную режущую кромку перпендикулярно к плоскости резания.

Этот угол обозначается греческой буквой γ (гамма).

Углом резания называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

Этот угол обозначается греческой буквой δ (дельта).

Рис. 5. Углы токарного резца

Кроме перечисленных, различают следующие углы резца: вспомогательный задний угол, главный угол в плане, вспомогательный угол в плане, угол при вершине резца и угол наклона главной режущей кромки.

Вспомогательным задним углом называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.

Этот угол измеряется во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной к вспомогательной режущей кромке, и основной плоскости и обозначается α 1

Главным углом в плане называется угол между главной режущей кромкой и направлением подачи.

Этот угол обозначается греческой буквой φ(фи).

Вспомогательным углом в плане называется угол между вспомогательной режущей кромкой и направлением подачи.

Этот угол обозначается φ 1 .

Углом при вершине называется угол, образованный пересечением главной и вспомогательной режущих кромок.

Этот угол обозначается греческой буквой ε (эпсилон).

Упрощенное изображение углов резца, принятое на практике, указано на рис. 6, а и б (линия АА - плоскость резания). На рис. 6, в показаны углы резца в плане.

Рис. 6. Упрощенное изображение углов токарного резца

Главная режущая кромка резца может составлять различные углы наклона с линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости (рис. 7).

Рис. 7. Углы наклона главной режущей кромки: положительный (а), равный нулю (б) и отрицательный (в)

Угол наклона измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости, и обозначается греческой буквой λ (лямбда). Угол этот считается положительным (рис. 7, а), когда вершина резца является самой низкой точкой режущей кромки; равным пулю (рис. 7, б) - при главной режущей кромке, параллельной основной плоскости, и отрицательным (рис. 7, в) - когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки.

Геометрия токарного резца.

Обработка деталей на токарных станках ведется резцами, которые в зависимости от вида выполняемой операции могут иметь различное конструктивное исполнение.

Резец состоит из двух частей:

- рабочая часть (головка)

- крепежная часть (державка)

Основные элементы режущей части рис. (а):

1- Передняя поверхность 4. Главная режущая кромка

2- Главная задняя поверхность 5. Вспомогательная реж. кромка

3- Вспомогательная задняя поверхность 6. Вершина

Основные углы токарного резца

Для определения углов приняты четыре координатные плоскости:

Р v – основная плоскость – плоскость, проходящая через точку реж. кромки перпендикулярно направлению вектора скорости

Р n – плоскость резания – касательная к реж. кромке и перпендикулярная основной плоскости.

Р τ - главная секущая плоскость – перпендикулярная линии пе ресечения P v и P n (перпендикулярная режущей кромке).

P s – рабочая плоскость – плоскость в которой расположены векторы главного движения и подачи.

1)В главной секущей плоскости (Р τ ) измеряются главные углы резца:

γ - передней угол - угол между передней поверхностью и основной плоскостью P v .

α – задний угол – угол между задней поверхностью и плоскостью резания.

β – угол заострения – угол между передней и главной задней поверхностью.

α+β+ γ =90

2) В основной плоскости (P v ) измеряют углы в плане:

φ- главный угол в плане – угол между главной режущей(Pп ) и рабочей плоскостью (P s )

φ`- вспомогательный угол в плане – угол между рабочей плоскостью(P s ) и проекции главной и вспомогательной режущей кромки на P v.

ε – угол при вершине

3) В плоскости резания измеряется угол наклона главной режущей кромки -λ- угол между режущей кромкой и основной плоскостью P v .

(+λ ;-λ; λ=0)

Положительный (+λ) упрочняет режущую кромку т.к. сила приходится не на вершину, а на более прочное место режущей кромки. (При чистовой обработки λ принимают отрицательным (до -5°) чтобы стружка не царапала обработанную поверхность.

При черновой обработки – наоборот (до +5°)

Влияние углов токарного резца на процесс резания

Углы режущей части инструмента оказывают большее влияние на процесс резания. Правильно назначив углы можно значительно уменьшить его износ, силы резания, мощность, затрачиваемую на процесс резания. От углов также зависит качество обработанной поверхности и производительность обработки.

Передний угол γ 10°…+30°	Выбирают в зависимости от: · Обрабатываемого материала · Инструментального материала · Условий обработки Оказывает наибольшее влияние на процесс резания. С увеличением γ , уменьшается работа затрачивае- мая на процесс резания, улучшаются условия схода стружки, повышается качество обработанной пов-ти. Однако при этом снижается прочность лезвия, износ инструмента увеличивается, уменьшается отвод тепла. При обр. пластичных и мягких материалов < γ - увеличивают, а при обр. хрупких и твердых< γ -уменьшают. При обр. закаленных сталей твердосплавными резцами и при прерывистом резании < γ делают отрицательным.
Главный задний угол α 6…12°	Выбирают в зависимости от: · Обрабатываемого материала · Инструментального материала · Условий обработки Служит для уменьшения трения между задней поверхностью лезвия и поверхностью резания. При увеличении < α, снижается прочность лезвия, поэтому при выборе< α необходимо учитывать св-ва обрабатываемого материала и условия резания. При обр. вязких металлов< α – увеличивают, при обр. хрупких материалов <α – уменьшают.
Главный угол в плане φ 30…90 °	Влияет на стойкость режущего инструмента и на шероховатость поверхности. С уменьшением угла φ-уменьшается шерох-ть обраб. поверхности, увеличивается длина активной части реж. кроки (ширина срезаемого слоя),что приводит к снижению тепловой и силовой нагрузки на резец след-но уменьшается износ ин-та. Однако при малых углах φ-сильно возрастает составляющая силы резания отжимающая резец от заготовки. Возможно возникновение вибраций. При φ=90°
Вспомогательный угол в плане φ` 5…30 0	Служит для уменьшения трения вспомогательной задней поверхности об обрабатываемую поверхность. С уменьшением <φ`- уменьшается шероховатость поверхности, увеличивается прочность вершины лезвия и снижается износ инструмента. <φ`=5…10°(при обр. жестких заготовок) <φ`=30…45°(при обр. нежестких заготовок
Угол наклона главной режущей кромки λ -5…15 0	Определяет направление схода стружки · если λ=0- стружка сходит перпендикулярно главной режущей кромке. · если λ - (+)- вершина резца является самой низкой точкой резца, место первоначального контакта удалено от вершины, выше стойкость. Стружка сходит к обработанной поверхности (черновая обработка). · если λ-(-)- стружка сходит к обрабатываемой поверхности (чистовая обработка).

Влияние установки резца при обработке на величины углов.

Значение углов α и γ изменяется в процессе резания при установке вершины резца выше или ниже оси вращения заготовки. Углы φ и φ` - в зависимости от расположения оси резца относительно оси заготовки.

φ`уст.=φ`-w

На обрабатываемой заготовке можно выделить три поверхности: обработанную , обрабатываемую и поверхность резания (см. рис.4.3). Знание этих поверхностей необходимо для того, чтобы дать определение основным элементам рабочей части инструмента.

Токарный прямой проходной резец состоит из рабочей части и стержня. Стержень имеет прямоугольную (квадратную) форму поперечного сечения и служит для крепления резца в резцедержателе. Рабочая часть служит для срезания стружки, на ней заточкой образуют поверхности и лезвия, показанные на рис.4.5.

По передней поверхности режущего инструмента 1 сходит стружка в процессе резания. Главная задняя поверхность 2 – поверхность, которая обращена к поверхности резания. Вспомогательная задняя поверхность 3 обращена к обработанной поверхности заготовки.

Главное режущее лезвие инструмента 4 получается пересечением передней и главной задней поверхностей, а вспомогательное режущее лезвие 5 – пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей.

Вершина резца 6 – точка пересечения главного и вспомогательного режущих лезвий. Вершина может быть острой или закругленной.

Углы токарного резца в статик е

При рассмотрении углов рабочей части (головки) резца различают следующие координатные плоскости (рис.4.6): основную плоскость, плоскость резания и главную секущую плоскость.

Основная плоскость 1 – плоскость, проходящая через рассматриваемую точку режущего лезвия, параллельно направлению воображаемой продольной и поперечной подач, т.е. при V = 0 и S = 0. В общем же случае, когда V ≠ 0 и S ≠ 0, основной плоскости дают следующее определение: основная плоскость – плоскость проходящая через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно вектору скорости главного или результирующего движения в этой точке.

Рис.4.6. Координатные плоскости при определении углов резания.

Плоскость резания 2 – проходит через главное режущее лезвие резца, касательно к поверхности резания заготовки;

Главная секущая плоскость 3 – плоскость перпендикулярная проекции главного режущего лезвия на основную плоскость.

Различают также вспомогательную секущую плоскость – плоскость перпендикулярную проекции вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость.

Углы резца, измеренные в главной секущей плоскости, называются главными:

Главный передний угол γ – угол, измеренный в главной секущей плоскости, между передней поверхностью и основной плоскостью; угол γ может быть как отрицательным, так и положительным.

Главный задний угол α – угол, измеренный в главной секущей плоскости, между плоскостью резания и главной задней поверхностью;

Угол заострения β – угол, измеренный в главной секущей плоскости, между передней и главной задней поверхностями.

Угол резания δ – угол, измеренный в главной секущей плоскости, между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

В основной плоскости измеряют углы в плане:

Главный угол в плане φ – угол между проекцией главной режущей кромки на ОП и направлением подачи (для проходного – подача продольная, для отрезного и подрезного – поперечная).

ε- угол при вершине в плане.

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

Угол наклона главного режущего лезвия λ – угол между главным режущим лезвием и основной плоскостью.

Угол λ может быть положительным, равным 0 и отрицательным, от этого зависит направление схода стружки. Если λ < 0 – стружка сходит в направлении подачи (продольной). Если λ = 0, то стружка сходит по оси резца. Если λ > 0, то стружка сходит в направлении, обратном направлению подачи. Это особенно при обработке на токарных автоматах: стружку необходимо отводить так, чтобы она не мешала работе инструментов в соседних позициях автомата.

У резца различают главные углы, вспомогательные углы и углы в плане.

Главные углы измеряются в сечении главной секущей плоскости А-А (рис. 13), которая перпендикулярна к проекции главной режущей кромке на основную плоскость.

g - главный передний угол – угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания.

Рисунок 7 – Элементы резца Рисунок 8 – Поверхности и плоскости

при токарной обработке

Рисунок 9 – Углы токарного резца

С увеличением угла g инструмент легче врезается в материал, снижается сила резания и расход мощности, повышается качество обрабатываемой поверхности. С другой стороны чрезмерное увеличение угла g снижает прочность главной режущей кромки и увеличивает ее износ. Величина g обычно составляет 0 - 15 о, а при обработке твердых материалов и ударных нагрузках передний угол может быть отрицательным и достигать – 10 о.

a  – главный задний угол – угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания. Угол a предназначен для уменьшения трения между главной задней поверхностью и поверхностью резания, что снижает износ инструмента. Чрезмерное увеличение угла приводит к снижению прочности режущего лезвия. Обычно он составляет 6 – 12 о.

b – угол заострения (угол клина), находится между передней и главной задней поверхностью резца (a +b +g = 90 о).

d - угол резания , находится между передней поверхностью и плоскостью резания (d = a + b ).

Вспомогательные углы определяются в сечении вспомогательной секущей плоскостью Б-Б, которая проходит перпендикулярно к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

a 1 - вспомогательный задний угол , который находится между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости. Угол уменьшает трение между вспомогательной задней поверхностью резца и обработанной поверхностью заготовки. Он составляет обычно 3 – 5°.

К вспомогательным углам относят обычно угол наклона главной режущей кромки l , который определяется между главным режущим лезвием и плоскостью, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости (рис. 14). Угол определяет направление схода стружки и колеблется от + 5 о до - 5 о. Если l = 0, стружка сходит по оси резца, если l < 0 – стружка сходит в направлении подачи, при l > 0 стружка сходит в направлении, обратном направлению подачи. Направление схода стружки существенно при работе на станках-автоматах. С увеличением l качество обработанной поверхности ухудшается.

Рисунок 10 – Углы наклона главной режущей кромки

Углы в плане определяются в основной плоскости на виде сверху.

j - главный угол в плане - угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. С уменьшением j  шероховатость обработанной поверхности уменьшается. Одновременно уменьшается толщина и увеличивается ширина срезаемого слоя, что снижает износ инструмента, однако возможно возникновение вибрации в процессе резания и снижение качества обработанной поверхности. Угол j изменяется в широком диапазоне от 0 о до 95 о.

j 1 – вспомогательный угол в плане – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратном движению подачи. С уменьшением угла j 1 шероховатость уменьшается, увеличивается прочность вершины резца и снижается его износ. У проходных резцов угол j 1 составляет обычно 10 о -30 о.

e - угол при вершине - угол между проекцией главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость (j +j 1 +e =180 о).

Из рассмотренных углов только b , l иe являются постоянными и не зависят от установки резца. Остальные углы изменяются по величине в зависимости от положения вершины резца относительно центров станка (a, a 1 , j ) или поворота резца в резцедержателе (j, j 1 ).

Режущее лезвие резца не всегда прямолинейно. Для обработки фасонных поверхностей, а иногда и в других случаях, главное режущеелезвие делается криволинейным.

Передняя поверхность резца может иметь три формы (рис. 15): плоскую без фаски, рекомендуемую при обработке серого чугуна, однако она может быть использована и для других материалов (см. рис. 15 а); плоскую с фаской - при токарной обработке стали с большими подачами (см. рис. 15 б); криволинейную с фаской - для резцов всех типов при обработке пластичных материалов (см. рис. 15 в).

Форма головки резца, величина углов, форма передней поверхности и режущего лезвия, размеры сечения резца существенно отражаются на процессе резания. Они влияют на величину сил, температуру резца, что, в свою очередь, должно учитываться при определении режимов резания.

Рисунок 11 – Форма передней поверхности резца

Режущая часть резца имеет форму клина, заточенного под определенным углом. Для определения углов резца устанавливаются исходные плоскости: плоскость резания и основная плоскость.

Плоскостью резания называется плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку (рис. 6); на рис. 7 показан след этой плоскости.

Основной плоскостью называется плоскость, параллельная продольному (параллельно оси заготовки) и поперечному (перпендикулярно к оси заготовки) перемещению. У токарных резцов с призматическим телом за эту плоскость может быть принята нижняя (опорная) поверхность резца (см. рис. 5 и 6).

Главные углы резца измеряются в главной секущей плоскости , т. е. в плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основную плоскость. К главным углам резца относятся задний угол, угол заострения, передний угол и угол резания (см. рис. 7).

Главным задним углом α называется угол между касательной к главной задней поверхности резца в рассматриваемой точке режущей кромки и плоскостью резания*. При плоской задней поверхности резца можно сказать, что α - угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Задние углы уменьшают трение задних поверхностей инструмента о поверхность резания и обработанную поверхность.

* При определении и измерении углов резца в статическом (нерабочем) состоянии принято считать, что плоскость резания расположена вертикально. В процессе резания на ее положение, а, следовательно, и на величину некоторых углов резца влияют положение режущей кромки (или отдельных ее точек) относительно оси заготовки (выше или ниже), подача и диаметр заготовки.

Углом заострения р называется угол между передней и главной задней поверхностями резца.

Главным передним углом у называется угол между передней поверхностью резца* и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку. Он может быть положительным (+γ), когда передняя поверхность направлена вниз от плоскости, перпендикулярной плоскости резания (см. рис. 7, II); равным нулю , когда передняя поверхность перпендикулярна к плоскости резания (см. рис. 7,11), и отрицательным (-γ), когда передняя поверхность направлена вверх от плоскости, перпендикулярной плоскости резания (см. рис. 7,111). Положительный передний угол делается для облегчения процесса резания (стружкообразования) и более свободного схода стружки по передней поверхности. Однако на практике угол +γ не всегда оказывается лучшим, к его приходится уменьшать (до 0, а иногда делать и отрицательным).

Углом резания δ называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

При положительном значении угла у между углами существуют следующие зависимости:

При отрицательном значении угла γ угол δ> 90°.

Кроме рассмотренных главных углов, резец характеризуется углами: вспомогательными задним и передним в плане и наклона главной режущей кромки (рис. 7 и 8).

Вспомогательным задним углом α 1 называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Вспомогательный задний угол измеряется во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость . В этой же плоскости рассматривается и вспомогательный передний угол γ 1 .

Главным углом в плане ϕ называется угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Угол ϕ делается для того, чтобы главная режущая кромка могла воздействовать на глубину срезаемого слоя; он влияет на износостойкость резца.

Вспомогательным углом в плане ϕ 1 называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи; он делается для исключения трения на большей части вспомогательной режущей кромки.

*При неплоской передней поверхности передний угол заключен между касательной к передней поверхности, проходящей через рассматриваемую точку режущей кромки, и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку.

Углом при вершине в плане ε называется угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость; в сумме ϕ + ε + ϕ 1 = 180°.

Углом наклона главной режущей кромки λ называется угол, заключенный между режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Этот угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости (см. рис. 7 и 8). Угол наклона главной режущей кромки считается отрицательным , когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки (рис. 8, а); равным нулю - при главной режущей кромке, параллельной основной плоскости (рис. 8,6), и положительным, когда вершина резца является наинизшей точкой режущей кромки (рис. 8, в). Угол λ делается для изменения направления стружки; он влияет па прочность головки резца и режущей кромки.

Кроме углов γ и α, рассматриваемых в главной секущем плоскости, иногда (например, при заточке) необходимо знать углы, рассматриваемые в продольной (параллельной оси резца) и поперечной (перпендикулярной к оси резца) плоскостях (рис. 9). В продольной плоскости А - а главная режущая кромка будет иметь углы γ прод и α прод, а в поперечной плоскости Б - Б -углы γ попер и α попер.

Зависимость между углами α и α попер определится из схемы, приведенной на рис. 10. Из прямоугольного треугольника D0E, расположенного в главной секущей плоскости N - N (см. рис. 9):

Из прямоугольного треугольника D0C, расположенного в сечении Б - Б:

Поделив одно уравнение на другое, получим: