Углы резания — это геометрические параметры режущего инструмента, определяющие его работоспособность, стойкость и эффективность. Их оптимальный выбор напрямую влияет на усилие резания, качество поверхности, стойкость инструмента, температуру в зоне обработки и виброустойчивость процесса. Рассмотрим восемь основных углов, сгруппированных по плоскостям.
1. Углы в основной плоскости (вид сверху)
Эти углы формируют контур режущей кромки в плане и влияют на силовую нагрузку и взаимодействие с заготовкой.
- Главный угол в плане (φ): Определяет соотношение между шириной и толщиной стружки.
Влияние: Уменьшение угла увеличивает активную длину режущей кромки, улучшая теплоотвод и стойкость, но повышает радиальную силу, что может вызвать вибрации. Увеличение угла концентрирует усилие на меньшей длине, уменьшая радиальную составляющую.
Типичные значения:
10°-30°: Для повышения стойкости и чистоты обработки, обработки нежёстких деталей.
45° (универсальный): Компромисс между прочностью и производительностью.
60°-75°: Для твёрдых материалов и прерывистого резания, повышает прочность вершины резца.
90°-93°: Чистовая обработка и создание чётких уступов (подрезка).
- Вспомогательный угол в плане (φ₁): Влияет на трение между вспомогательной задней поверхностью и обработанной деталью.
Влияние: Слишком малый угол (близкий к 0°) приводит к повышенному трению и ухудшению качества поверхности. Увеличение угла снижает трение и улучшает чистоту, но ослабляет вершину резца.
Типичные значения: 5°-15°. Для чистовых операций может увеличиваться до 30°.
- Угол при вершине (ε): Образуется между главной и вспомогательной режущими кромками (ε = 180° - φ - φ₁).
Влияние: Непосредственно не назначается, но является следствием выбора φ и φ₁. Влияет на прочность вершины инструмента и теплоотвод: больший угол (тупая вершина) повышает прочность, меньший (острая вершина) облегчает врезание.
2. Углы в главной секущей плоскости (вид сбоку)
Эти углы определяют форму стружколомающей канавки и условия деформации срезаемого слоя.
- Передний угол (γ): Самый важный угол, формирующий переднюю поверхность.
Влияние: Определяет степень деформации стружки и усилие резания.
Положительный (+): Облегчает резание, снижает нагрузку и нагрев, улучшает отвод стружки от обработанной поверхности. Снижает прочность режущей кромки.
Отрицательный (-): Упрочняет режущую кромку, повышает стойкость при ударных нагрузках и обработке твёрдых материалов, но увеличивает усилие резания. Направляет стружку к обработанной поверхности.
Выбор: Зависит от материала заготовки: для мягких материалов — положительный, для твёрдых и прерывистого резания — часто отрицательный.
- Задний угол (α): Создает зазор между задней поверхностью инструмента и деталью.
Влияние: Устраняет трение задней поверхности о заготовку. Слишком малый угол вызывает сильное трение, нагрев и ухудшение качества. Слишком большой ослабляет режущую кромку.
Типичные значения: 5°-15°. Для черновой обработки берут меньше для прочности, для чистовой — больше для снижения трения.
- Угол заострения (β): Угол между передней и главной задней поверхностями (β = 90° - γ - α).
Влияние: Характеризует непосредственную прочность и теплоотводящую способность режущего клина. Чем больше угол β, тем прочнее, но и «тупее» лезвие.
3. Углы в плоскости резания
- Угол наклона главной режущей кромки (λ): Определяет направление схода стружки и точку первоначального контакта с заготовкой.
Влияние:
Положительный (+): Стружка сходит в сторону от обработанной поверхности (при продольном точении — назад). Увеличивает ударную прочность вершины, но резец врезается с периферии, что может вызвать вибрации.
Отрицательный (-): Стружка сходит в направлении обработанной поверхности (вперёд). Режущая кромка врезается в середине, что стабилизирует процесс, но ослабляет вершину.
Нулевой (0°): Универсальный вариант, стружка сходит по винтовой линии.
Применение: Отрицательный λ часто используют для чистовой обработки, положительный — для черновой и прерывистого резания.
- Вспомогательный задний угол (α₁): Аналогичен главному заднему углу, но на вспомогательной режущей кромке.
Влияние: Критически важен при обработке торцов и уступов, так как предотвращает трение вспомогательной задней поверхности об уже обработанную деталь. Его отсутствие приводит к задирам и резкому ухудшению качества поверхности.
Заключение: Знание функций и взаимосвязи углов резания, а также умение их правильно подбирать под конкретный материал заготовки, тип обработки и условия резания — это фундамент для осознанного, эффективного и экономичного процесса механической обработки.
Нашли статью полезной?
Теперь вы знаете теорию. А мы поможем с практикой — проектируем и производим специальный металлорежущий инструмент для современных производств. Для ознакомления с нашей продукцией переходите на наш сайт.
Мы есть в ВКонтакте, и Телеграме, присоединяйтесь, там мы рассказываем подробнее о нашей деятельности и делимся полезностями!