| Стр. |
||
| Предисловие ………………………………………………………………... | ||
| 1 | Лабораторная работа № 1. Определение геометрических параметров режущей части резцов ……………………………………………………... | |
| 2 | Лабораторная работа № 2. Определение сил резания при точении ……. | 15 |
| 3 | Лабораторная работа № 3. Определение температуры при резании металлов ……………………………………………………………………. | |
| 4 | Лабораторная работа № 4. Определение деформации стружки при резании металлов …………………………………………………………... | |
| Приложения ………………………………………………………………... | 46 |
|
| Литература …………………………………………………………………. | 55 |
|
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящее руководство предназначено для лабораторных занятий студентов, обучающихся по специальности «Технология машиностроения» по курсу «Резание металлов».
Лабораторные работы должны способствовать закреплению теоретических знаний, полученных во время изучения курса, и развитию у студентов навыков самостоятельной работы.
Выполнение лабораторных работ позволит студентам изучить оборудование, инструменты, измерительные приборы. Составление отчетов по лабораторным работам научит студентов обобщать опытные данные, проводить графоаналитическую обработку и анализировать результаты.
Все работы составлены по единому плану: цель, краткие теоретические сведения, порядок выполнения работы, указания по составлению отчета и контрольные вопросы. По каждой работе студент сдает зачет, руководствуясь приведенными контрольными вопросами.
Сборник составлен Буровой Н.М. и Логуновой Э.Р. и является дополненным и переработанным изданием сборника лабораторных работ по курсу «Технология конструкционных материалов» Буровой Н.М. 1985г.
^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ РЕЗЦОВ
Цель работы : Практическое ознакомление с основными типами резцов, конструкцией и геометрией режущих элементов, средствами и техникой измерения отдельных конструктивных и геометрических параметров.
^ Изучение основных типов резцов
Резцы классифицируют по следующим признакам:
По виду оборудования: токарные, строгальные, долбежные (рисунок 1).
По выполняемым переходам: проходные, подрезные, упорно-подрезные, отрезные, резьбовые, расточные, фасочные, фасонные (см. рисунок 1).
По способу изготовления: цельные, с приваренной головкой, с приваренной или припаянной пластинкой, с механическим креплением режущей пластинки (рисунок 2, а).
По форме рабочей части: прямые, отогнутые, изогнутые, оттянутые (рисунок 2, б).
По направлению подачи: правые и левые (рисунок 3).
^ Конструктивные и геометрические параметры
резцов
Резец (рисунок 4) состоит из рабочей части 1 и крепежной части (стержня или тела резца) 2.
Рабочая часть резца образуется специальной заточкой и ограничена тремя поверхностями (см. рисунок 4):
передней 3, по которой в процессе резания сходит стружка;
главной задней 4, обращенной к поверхности резания и
вспомогательной задней 5, обращенной к обработанной поверхности детали. Режущие кромки, производящие резание, получаются в результате пересечения трех плоскостей. Главная режущая кромка 8 образуется пересечением передней и главной задней поверхностей, а вспомогательная режущая кромка 7 – пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей. Место пересечения главной и вспомогательной режущих кромок называется вершиной резца 6.
Рисунок 3. Правые и левые резцы
Рисунок 4. Элементы резца
Углы резца
Исходной базой для измерения углов являются:
основная плоскость – плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подач,
плоскость резания – плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку (рисунок 5, а), а так же
главная секущая плоскость – плоскость перпендикулярная проекции главной режущей плоскости на основную плоскость.
^ Главные углы
Главные углы резца измеряются в главной секущей плоскости N – N , проведенной перпендикулярно к проекции главной режущей кромки на основную плоскость (рисунок 5, б).
^ Главный передний угол γ
Главный задний угол α – угол между задней поверхностью лезвия к плоскостью резания.
Угол резания δ – угол между передней поверхностью лезвия и плоскостью резания.
Угол заострения β – угол между передней и задней поверхностями лезвия.
Между углами существуют следующие зависимости:
При отрицательных значениях угла γ угол резания δ > 90°.
^ Вспомогательные углы
Вспомогательные углы резца измеряются во вспомогательной плоскости N 1 – N 1 проведенной перпендикулярно вспомогательной режущей кромке на основную плоскость (см. рисунок 5, б).
^ Вспомогательный угол γ 1 – угол между передней поверхностью лезвия и плоскостью, параллельной основной.
Вспомогательный угол α 1 – угол между вспомогательной задней поверхностью лезвия и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.
Рисунок 5. Геометрия резца: а) схема обработки детали; б) углы резца.
^ Углы в плане
Углы в плане измеряются в основной плоскости.
Главный угол в плане φ (см. рисунок 5, б) образован проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.
^ Вспомогательный угол в плане φ 1 образован проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.
Угол при вершине резца ε образован проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.
Сумма этих углов в плане равна 180°.
^ Угол наклона главной режущей кромки
Угол наклона главной режущей кромки λ (см. рисунок 5 вид А) измеряется в плоскости резания. Это угол между режущей кромкой и горизонталью, проведенной через вершину резца.
Угол λ считается отрицательным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки; равным нулю – при главной режущей кромке, параллельной основной плоскости, и положительным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки.
^ Изучение методов контроля геометрических параметров резцов
Сечение тела резца B x Н (см. рисунок 4) измеряется штангенциркулем, а геометрические параметры – универсальным и настольным угломерами.
Универсальными угломерами измеряются углы в плане: главный φ и вспомогательный φ 1 . На рисунке 6 показано измерение угла универсальным угломером.
Универсальный настольный угломер (рисунок 7) применяется для измерения углов резца – переднего γ, заднего главного α и вспомогательного α 1 , главного в плане φ и вспомогательного в плане φ 1 и наклона главной режущей кромки λ.
Угломер состоит из основания 1 и стойки 2, по которой перемещается устройство, состоящее из блока 3, трех шкал с измерительными линейками 4. Это устройство перемещается на стойке по шпоночному пазу, поворачивается вокруг стойки и закрепляется в любом положении по высоте фиксатором 6. Измерительные ножи шкал имеют винты, позволяющие фиксировать требуемое их положение по отношению к измеряемой поверхности. Основание угломера снабжено линейкой 5, служащей для правильной установки резца при измерении углов φ и φ 1 .
Рисунок 6. Измерение главного угла в плане φ универсальным угломером.
Для измерения переднего угла γ используется измерительная линейка 4 (рисунок 7, б).
Линейка настраивается "на глаз" перпендикулярно главной режущей кромке до соприкосновения с передней поверхностью резца. При этом указатель измерительной линейки, отклоняясь влево от нуля, показывает положительное значение угла γ. При отрицательном значении γ отсчет угла производится вправо от нуля. Измерение заднего угла α производится аналогично переднему. В этом случае измерительная линейка доводится до полного контакта с главной задней поверхностью. Отсчет значения угла α производится вправо от нуля.
Для измерения главного и вспомогательного углов в плане φ и φ 1 используется измерительная линейка 4 (рисунок 7, б). Резец устанавливается на основании 1 до соприкосновения с направляющей линейкой 5, а шкальное устройство поворачивается на стойке 2 в требуемое положение до соприкосновения измерительной линейки в первом случае с главной, во втором – со вспомогательной режущей кромкой. Отсчет значения угла φ производится влево от нуля, а φ 1 – вправо от нуля.
Для измерения угла наклона главной режущей кромки применяется измерительная линейка 4 (рисунок 7, а). Шкала поворачивается на стойке 2 в требуемое положение до соприкосновения с вершиной резца. При этом положение главной режущей кромки устанавливается параллельно измерительной плоскости линейки. При повороте измерительной линейки до соприкосновения с главной режущей кромкой указатель фиксирует значение угла наклона λ. При отсчете угла λ вправо от нуля получают его отрицательные значения, а влево от нуля – положительные.
Рисунок 7. Универсальный настольный угломер для углов призматических резцов: а) измерение угла λ; б) измерение углов γ и α; в) измерение углов φ и φ 1 .
^ Указания по выполнение работы
1 Ознакомиться с основными типами резцов, их конструктивными и геометрическими параметрами.
2 Выполнить эскизы заданного резца со всеми необходимыми сечениями.
3 Ознакомится со способами измерения геометрических параметров резца и провести эти измерения у заданного измерения.
4 Вычертить схему обработки для заданного резца.
Все данные занести в отчет.
^ Форма отчета
Данные резца
Результаты измерений углов резца, град.
Эскиз заданного резца с указанием положения секущих плоскостей, конфигураций сечений в этих плоскостях и геометрических параметров.
Схема обработки заданным резцом с указанием векторов скорости υ и подачи S.
Контрольные вопросы:
Классификация резцов.
Элементы резцов.
Углы резца в статике: главные, вспомогательные, в плане, наклона главной режущей кромки.
Методы контроля геометрических параметров.
Схемы обработки различными токарными резцами.
^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ
Цель работы : ознакомление с устройством и работой динамометра ДК – 1 и установление влияния режимов резания на величину составляющих сил резания при продольном точении.
^ Силы резания при точении
При точении на резец действует сила резания Р, представляющая собой равнодействующую сил, действующих на режущий инструмент, направление действия силы Р зависит от конкретных условий работы.
Для удобства рассмотрения действия этой силы и использования в расчетах ее принято раскладывать на три составляющие (рисунок 1).
Рисунок 1. Силы резания при точении.
Сила Р Z – главная составляющая силы резания (касательная составляющая силы резания), совпадающая по направленно со скоростью главного движения резания в вершине лезвия.
Сила Р Y – радиальная составляющая силы резания, направленная по радиусу главного вращательного движения резания в вершине резания.
Сила P X – осевая составляющая силы резания, параллельная оси главного вращательного движения резания.
Величины перечисленных составляющих силы резания необходимо знать при определении мощности электродвигателя станка, расчете и проверке механизмов коробки скоростей и коробки подач, расчете режущего инструмента, при определении жесткости узлов станка и приспособлений, анализе условий вибрации.
В некоторых случаях при назначении режимов резания проверяют прочность и жесткость детали.
Величины составляющих силы резания, в зависимости от глубины резания t (в мм) и подачи S (мм/об), можно определить по эмпирическим формулам:
, Н
, Н (1)
где C P – коэффициенты, зависящие от физико-механических свойств материала заготовки и условий обработки;
X P и Y P – показатели степеней;
K P – поправочные коэффициенты, зависящие от конкретных условий обработки.
Так как методика исследования всех трех зависимостей (1) одна и та же, то целесообразно ограничиться изучением влияния элементов режимов резания на величину только главной составляющей сил резания Р Z , а остальные составляющие вычислить по ориентировочным соотношениям:
(2)
Эти соотношения получены при обработке стали 45 без охлаждения для резцов с передним углом γ = 15°, главным углом в плане φ = 45°, углом наклона главной режущей кромки λ = 0.
Равнодействующая сил резания Р определяется как диагональ параллелепипеда, построенного на составляющих силах:
(3)
В данной работе измерение Р Z производится динамометром ДК – 1 (рисунок 2).
^ Работа динамометра
Динамометр ДК – 1 (см. рисунок 2) устанавливается на верхних салазках суппорта токарного станка вместо резцедержателя и закрепляется болтом, пропущенным через отверстие А.
Резец закрепляется в державке 2, которая соединена с корпусом 1 динамометра при помощи двух упругих (торсионных) брусков квадратного сечения 3. Под действием силы Р Z резец слегка отжимается вниз, скручивая торсионные бруски. При этом конец длинной планки 4, приваренной к державке 2, поднимается, нажимая стержнем 5 на ножку индикатора 6.
Перемещение ножки индикатора пропорционально деформации торсионных брусков 3 и, следовательно, касательной составляющей сил резания Р Z . Цена деления индикатора определяется предварительным тарированием.
Для устранения влияния неизбежных колебаний планки 4 на ножку индикатора предусмотрено простое демпфирующее устройство, включающее в себя насаженный на стержень 5 поршень 7 с двумя малыми отверстиями. Поршень помещен в цилиндре, заполненном вязким маслом.
Рисунок 2. Динамометр ДК – 1:
1 – корпус динамометра; 2 – державка; 3 – торсионный брусок; 4 – планка; 5 – стержень; 6 – индикатор; 7 – поршень.
Цель работы: изучение типов, конструкции и геометрических параметров токарных резцов и приобретение навыков измерения их геометрических параметров.
Теоретические основы основные типы токарных резцов
Резец – это однолезвийный инструмент для обработки с поступательным или вращательным движением резания и возможностью подачи в любом направлении (ГОСТ 25761-83).
Токарные резцы являются наиболее распространенным и простым видом режущего инструмента. Под действием режущего инструмента обрабатываемая заготовка приобретает заданную конфигурацию, размеры и качественные характеристики поверхностного слоя.
При обработке резанием на обрабатываемой заготовке различают следующие поверхности (рис. 1):
Рис. 1. Поверхности обрабатываемой заготовки
− обрабатываемую поверхность – поверхность, которая будет удалена (1 );
− обработанную поверхность – поверхность, полученная после снятия стружки (2 );
− поверхность резания – поверхность, образуемая на обрабатываемой заготовке непосредственно режущей кромкой резца (3 ).
Токарные резцы классифицируют по виду и характеру обработки, форме рабочей части, направлению подачи, материалу рабочей части, способу изготовления, сечению крепежной части, установке относительно заготовки.
По виду обработки различают проходные резцы, применяемые для наружного точения (прямые, отогнутые, упорные) (рис. 2, а, б, в ); подрезные (рис. 2, г ) – для подрезания торцов и обработки ступенчатых поверхностей; расточные (рис. 2, д ) – для растачивания отверстий, предварительно просверленных или полученных штамповкой или литьем; отрезные (рис. 2, е ) – для отрезки заготовок и точения прямоугольных канавок; резьбовые (рис. 1, ж ) – для нарезания резьбы; контурного точения (рис. 2, з ) – для работы на станках с копировальными устройствами и станках с ЧПУ; фасонные (рис. 2, и) – для выполнения фасонных работ.
Рис. 2. Типы токарных резцов:
а, б, в – проходные, соответственно прямой, отогнутый, упорный;
г – подрезной; д – расточной; е – отрезной; ж – резьбовой;
з – контурного точения; и – фасонный; Н – высота; В – ширина;
L – длина резца; l – длина рабочей части; d – диаметр крепежной части
По характеру обработки резцы бывают черновые и чистовые.
По форме рабочей части резцы могут быть прямые, отогнутые вправо или влево, оттянутые вверх или вниз и изогнутые.
По направлению продольной подачи резцы делят на правые и левые. Правые резцы работают справа налево (от задней бабки к передней), левые – в обратном направлении.
По материалу рабочей части резцы разделяют на резцы из быстрорежущей стали, с пластинками твердого сплава, режущей керамикой, со вставками из композитов и алмаза, а также непосредственно с кристаллами алмаза. Углеродистые и легированные инструментальные стали для изготовления токарных резцов применяют редко.
По способу изготовления резцы бывают цельные (головка и тело сделаны из одного материала), составные (с приваренной или припаянной рабочей частью), сборные (с механическим креплением пластин). Широко применяют резцы с механическим креплением сменных многогранных пластин (СМП), имеющих различную форму (трех-, четырех-, пяти-, шестигранных и т. п.) и предназначенных для разных типов резцов и условий резания. К их достоинствам относятся высокие механические свойства и быстрота смены пластины без потери установленного размера. При помощи твердосплавных пластин значительно проще получить необходимые геометрические параметры режущей части.
По сечению крепежной части резцы делят на стержневые, призматические и круглые (дисковые). Стержневые резцы в свою очередь могут иметь прямоугольное, квадратное и круглое сечения. Круглые и призматические резцы обычно бывают фасонные и резьбовые.
По установке относительно заготовки различают радиальные (наиболее часто применяемые) и тангенциальные резцы.
Рис. 3. Элементы токарного резца:
1 – рабочая часть; 2 – крепежная часть (стержень); 3 – вершина резца
Наиболее распространены стержневые резцы (рис. 3). Они состоят из рабочей части 1 , содержащей лезвие, и крепежной части (стержня) 2 , используемой для установки в резцедержателе станка.
На лезвии различают переднюю поверхность Аγ (по которой сходит стружка), главную Аα и вспомогательную Аα 1 задние поверхности (обращенные к заготовке), главную К и вспомогательную К 1 режущие кромки (образованные пересечением передней и задних поверхностей) и вершину резца 3 (в точке пересечения главной и вспомогательной режущих кромок).
Для определения числовых значений угловых параметров элементов лезвия принята прямоугольная система координат. Статическая система координат (ССК) с началом в рассматриваемой точке режущей кромки ориентирована относительно направления скорости главного движения резания (ГОСТ 25762–83).
Рис. 4. Геометрические параметры токарного резца
При определении углов резца используют следующие плоскости: основную Рν , резания Рп и рабочую Рs (рис. 4). Основная плоскость Рν проходит через точку режущей кромки перпендикулярно вектору скорости главного движения. В ней располагаются векторы движений продольной и поперечной подач.
Плоскость резания Рп – плоскость, касательная к главной режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости. Вспомогательная плоскость резания проходит аналогично через вспомогательную режущую кромку.
Рабочая плоскость Рs образована векторами скорости главного движения и движения подачи и проходит через вершину резца.
Углы резца рассматривают в главной Рτ и вспомогательной Р´τ секущих плоскостях, перпендикулярных соответственно линиям пересечения главной и вспомогательной плоскостей резания с основной плоскостью.
В главной секущей плоскости Рτ рассматривают следующие углы: передний угол γ - угол между передней поверхностью, на которую сходит стружка, и основной плоскостью Рν . С увеличением переднего угла γ уменьшается работа резания и снижается шероховатость обработанной поверхности; угол заострения β - угол между передней и главной задней поверхностями резца, определяющий прочность режущей части; главный задний угол α - угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания Рп .
Сумма углов α + β + γ = 90º . Сумму углов α и β называют углом резания и обозначают δ .
Во вспомогательной секущей плоскости Р´τ рассматривают вспомогательный задний угол α 1 . У отогнутых проходных резцов этот угол обычно равен главному заднему углу α .
Задние углы α и α 1 уменьшают трение между задними поверхностями инструмента и поверхностью обрабатываемой заготовки, что приводит к снижению силы резания и уменьшению износа резца, однако чрезмерное увеличение заднего угла приводит к ослаблению лезвия. При обработке стальных и чугунных деталей рекомендуется задние углы выполнять в пределах 6...12°.
В основной плоскости (при виде сверху на резец, установленный в суппорте токарного станка) рассматривают углы в плане.
Главный угол в плане φ – угол между проекциями на основную плоскость плоскости резания и рабочей плоскости. Главный угол в плане φ влияет на силы резания. При обработке деталей малой жесткости угол φ = 90º. В этом случае радиальная сила, вызывающая изгиб детали, минимальна.
В зависимости от условий работы принимают φ = 30...90°. При обработке на универсальных токарных станках чаще всего φ = 45°. У проходных, подрезных и большинства отрезных резцов φ = 90°. У резцов для растачивания глухих отверстий φ > 90°, а для растачивания сквозных отверстий φ = 45...60°.
Вспомогательный угол в плане φ 1 – угол между проекциями на основную плоскость вспомогательной плоскости резания и рабочей плоскости. Наиболее распространенный вспомогательный угол в плане φ 1 = 12...15°.
Угол вершины ε – угол между проекциями главной и вспомогательной плоскостей резания на основную плоскость.
Сумма углов φ + φ 1 + ε = 180º.
Угол наклона главной режущей кромки λ – угол в плоскости резания между главной режущей кромкой и основной плоскостью. Этот угол влияет на направление схода стружки. Угол λ считают положительным, когда вершина резца является низшей точкой режущей кромки (рекомендуется для черновой обработки, так как стружка сходит на обработанную поверхность); равным нулю, когда главная режущая кромка лежит в основной плоскости (стружка сходит на резец – принимается наиболее часто), и отрицательным, когда вершина является высшей точкой режущей кромки (стружка сходит на обрабатываемую поверхность – у резцов для чистовой обработки).
Министерство образования и науки Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет
Методические указания
по курсу «Технология конструкционных материалов»
для студентов механических специальностей
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2010
Цель работы: изучить конструктивные элементы и геометрические параметры токарных резцов, а также способы их измерения.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Схема резания при точении
Обработка точением при изготовлении деталей машин, механизмов, приборов является самым распространенным, высокопроизводительным и универсальным методом. Схема резания при точении предусматривает удаление поверхностного слоя материала заготовки с глубиной резания t за счет ее установки на станке и вращения со скоростью резания V, а также благодаря поступательному движению резца 1 с подачей S (рис. 1). При этом различают обрабатываемую поверхность 2, поверхность резания 3 и обработанную поверхность 4.
DIV_ADBLOCK64">
https://pandia.ru/text/79/072/images/image003_46.jpg" width="399" height="323 src=">
Рис.3. Конструкция резцов.
Составные резцы имеют головку, изготовленную из инструментальной высоколегированной, быстрорежущей стали Р9, Р6М3, Р6М5, Р9Ф5, иногда - из инструментального твердого сплава, а державку - из конструкционной или инструментальной углеродистой либо низколегированной стали. Головка и державка таких резцов соединяются сваркой либо пайкой так, что общая стоимость резцов, остается на невысоком уровне, а хорошая теплостойкость материала головки позволяет использовать их в крупносерийном производстве при скоростях резания до 100 м/мин.
Сборные резцы снабжаются режущей пластинкой 4 из быстрорежущей стали, твердого сплава, минералокерамики или режущим кристаллом алмаза либо эльбора. Такие резцы изготавливаются из конструкционной или инструментальной стали, а режущая пластинка либо кристалл удерживается в специальном гнезде головки резца с помощью пайки, механического крепления или за счет сил резания.
Твёрдые сплавы применяют для изготовления режущих пластин путем пресования и спекания смеси порошков кобальта и карбида вольфрама (ВК2, ВКЗМ, ВК4 и др.) карбидов вольфрама и титана (T5K10, T15K6, Т30К4 и др.), а также карбидов вольфрама, титана и тантала (TT7K12, ТТ8К6 и др.). Повышенная теплостойкость указанных материалов обусловила их использование для резцов в массовом производстве деталей со скоростями резания до 1000 м/мин.
Минералокерамические материалы марок Т-48, ЦМ-332 прессуются либо отливаются и затем спекаются в виде режущих пластинок из смеси порошков на основе корунда Al2O3 (термокорунд, микролит). Высокая теплостойкость минералокерамики позволяет вести чистовую обработку деталей при скоростях до 2000 м/мин., обеспечивая значительное возрастание производительности.
Алмазные кристаллы, природные типа А и синтетические типа АС, весом до 1 кар обладают высокой твердостью и малым коэффициентом трения. Поэтому они используются для обработки как вязких, так и сверхтвердых материалов со скоростями до 3000 м/мин. Эти материалы не должны содержать железа, т. к. алмаз легко вступает с ним в химические взаимодействие, и процесс резания ухудшается.
Эльбор представляет синтезированный кубический нитрид бора
(КНБ) с очень высокой теплостойкостью. Это позволяет применять его в виде сростка кристаллов для обработки особо твердых материалов, в том числе и содержащих железо, при скоростях до 160 м/мин.
По направлению подачи токарные резцы разделяются на правые и левые (рис. 4). Правые резцы применяются для подачи справа налево, левые резцы – для подачи слева направо. Чтобы определить тип резца, следует сверху положить ладонь правой руки, обратив вытянутые пальцы к его вершине. У правого резца главная режущая кромка окажется расположенной со стороны большого пальца, у левого резца – с другой стороны ладони.
Выполнение работ" href="/text/category/vipolnenie_rabot/" rel="bookmark">выполняемой работы токарные резцы делятся на проходные, подрезные, прорезные, отрезные, резьбовые, расточные и Фасонные.
Проходные прямые резцы служат для точения заготовок с продольной подачей при изготовлении гладких и ступенчатых валов (рис. 5, а). Упорные проходные резцы применяются для продольного точения ступенчатых валов с обработкой в конце прохода торцевой поверхности (рис. 6, б). Широкие (лопаточные) резцы используются для получения особо чистой поверхности (рис. 6, в). Такие резцы применяются и для обработки конусных поверхностей. Отогнутые проходные резцы позволяют без их перестановки производить точение с продольной подачей, а также подрезку торца с поперечной подачей (рис. 6, г).
https://pandia.ru/text/79/072/images/image006_27.jpg" align="left" width="233" height="276">Подрезные резцы предназначены для обработки торцовых поверхностей с поперечной подачей и имеют отогнутую головку (рис. 7).
Рис. 7. Подрезные резцы
Угол расположения главной режущей кромки позволяет наиболее близко подвести резец к поддерживающему заднему центру станка, угол вспомогательной режущей кромки уменьшает ее трение по обработанной торцовой поверхности. Прорезные и отрезные резцы используются в заготовке кольцевых канавок (рис. 8, а) или разрезки заготовки на части (рис. 8, б). Головка таких резцов делается оттянутой, режущая кромка обычно имеет ширину от 2 до 8 мм с закругленными или заточенными на фаску вершинами для повышения прочности кромки.
https://pandia.ru/text/79/072/images/image008_21.jpg" align="left" width="172" height="180">Резьбовые резцы служат для нарезания наружной или внутренней резьбы (рис. 9). Форма линии их режущих кромок соответствует профилю нарезаемой резьбы, причем при нарезании треугольных резьб угол между кромками при вершине резца делается на https://pandia.ru/text/79/072/images/image010_36.gif" width="44" height="21 src="> меньше угла профиля резьбы, т. к. в процессе резания происходит некоторой "разбивание" профиля.
Рис. 9. Резьбовой резец
Расточные резцы применяются для обработки поверхности сквозных (рис. 10, а) или глухих (рис. 10, б) отверстий. Они делаются отогнутыми, причем у резцов для расточки глухих отверстий имеется угол расположения главной режущей кромки, позволяющий подвести ее наиболее близко к дну отверстия и произвести его подрезку. Передняя часть державки расточных резцов, входящая в отверстие, имеет круглое сечение, остальная часть державки - квадратное.
https://pandia.ru/text/79/072/images/image012_10.jpg" width="481" height="473 src=">
Рис. 11. Фасонные резцы.
Геометрия резцов.
Геометрические параметры резца включают его габаритные размеры, а также углы, под которыми расположены поверхности и режущие кромки головки относительно друг друга или относительно координатных плоскостей.
Координатные плоскости введены как поверхности начала отсчета для измерения геометрических параметров резца. К ним относятся основная плоскость 7 и плоскость резания 5 (рис. 1.).
Основная плоскость принята расположенной параллельно направлениям продольной и поперечной подачи, и для резца с прямоугольным сечением державки основной плоскостью считается его нижняя опорная поверхность. Плоскость резания является касательной к поверхности резания 3 и проходит через главную режущую кромку резца.
Габаритные размеры представляют общую длину L, резца, длину l и высоту h его головки, а также ширину и высоту Н его державки (рис. 2).
Угли резца измеряются в глазной NN и вспомогательной N1N1 секущих плоскостях (рис. 12). Главная секущая плоскость проводится перпендикулярно проекции главной режущей кромки на основную плоскость через заданную точку этой проекции. Вспомогательная секущая секущая плоскость располагается перпендикулярно проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость, проходя через определенную точку этой проекции.
https://pandia.ru/text/79/072/images/image014_7.jpg" width="572" height="148 src=">
Рис. 13. Угол наклона главной режущей кромки.
Прочность вершины и стойкость резца повышаются, хотя силы резания и вибрация возрастают. Поэтому положительные углы λ применяется для черновой обработки заготовок, обладающих высокой жесткостью. Отрицательные значения угла λ до 15º обусловливают направление стружки к обрабатываемой поверхности, а такие снижают вибрацию, вследствие чего такие углы рекомендуются для чистовой обработки либо при недостаточной жесткости заготовки.
ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
Определение конструктивных элементов резцов.
В качестве изучаемых образцов используются проходной, подрезной и прорезной резцы (по указанию преподавателя).
Визуальным осмотром головки и державки определяются способ изготовления резце, расположения главной режущей кромки и направление подачи, форма и расположение головки, а также класс резца по его технологическому назначению.
Общая длина резца L, длина l и высота h его головки, а также ширина В и высота Н державки измеряются штангенциркулем с погрешностью 0,1 мм либо металлической линейкой с погрешностью 0,5 мм (рис.2).
Измерение геометрических параметров резцов. Главные и вспомогательные углы в секущих плоскостях, а также угол наклона главной режущей кромки измеряются при помощи настольного угломера МИЗ с погрешностью 0,5° (рис. 14).
https://pandia.ru/text/79/072/images/image016_3.jpg" width="529" height="345 src=">
Рис. 15. Схема измерений с помощью универсального угломера.
Универсальный угломер состоит из полукруглого диска 4 с дуговой шкалой и неподвижной измерительной линейкой 3. В центре диска на оси закреплена поворотная измерительная линейка 1, имеющая указатель в виде конуса 6 и стопорный винт 5. При измерении названных углов невозможно использовать для отсчета направление подачи, вместо которого используется боковая поверхность резца 2, расположенная под углом 90° к направлению продольной подачи. Поэтому нулевое положение нониуса на шкале угломера соответствует углу 90° между его измерительными линейками.
Для измерения главного угла в плане φ необходимо ослабить стопорный винт и приложить неподвижную линейку угломера к боковой поверхности резца со стороны главной режущей кромки. Затем надо повернуть подвижную линейку до ее полного прилегания к главной режущей кромке, закрепить в таком положении стопорным винтом и с помощью нониуса по шкале определить величину угла φ.
Чтобы измерить вспомогательный угол в плане φ1 , следует приложить неподвижную линейку угломера к боковой поверхности резца со стороны вспомогательной режущей кромки и затем, как было указано выше, определить величину угла φ1.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Инструмент и принадлежности
1. Резцы проходной, подрезной, прорезной.
2. Штангенциркуль с погрешностью измерения 0,1 мм.
3. Металлическая линейка с погрешностью измерения 0,5 мм
4. Угломер МИЗ с погрешностью измерения 0,5°.
5. Угломер универсальный с погрешностью измерения 5.
Задание 1. Определение конструктивных параметров резцов.
1. Подготовить к изучению проходной, подрезной, прорезной резцы (по указанию преподавателя).
2. Изучить и определить типовые признаки и конструктивные параметры резцов: способ изготовления и материал режущей части
головки, направления подачи, форму и расположение головки, вид
обрабатываемой поверхности, технологический класс резца.
3. Записать в протокол полученные характеристики конструктивных параметров резцов.
Задание 2. Измерение геометрических параметров резца.
1. Измерить габаритные размеры L, В,H резцов, а также размеры
t и h головки.
2. Измерить главные углы γ и α , вычислить значение углов β и δ по формуле (1).
3. Измерить вспомогательные углы γ1 и α1, вычислить значение
вспомогательного угла β1 .
4. Измерить угол наклона главной режущей кромки λ .
5. Измерить углы в плане φ и φ1, вычислить значение угла
при вершине ε по формуле (2).
6. Измерение каждого геометрического параметра произвести
отдельно на трех различных участках резца, обработать результаты измерений и записать в карту измерений их окончательные значения.
Таблица 1.
Протокол определения конструктивных параметров резцов.
Определяемый параметр |
|||
Наименование | Характеристика |
||
Проходной резец | Подрезной резец | Прорезной резец |
|
Способ изготовления | |||
Материал режущей части | |||
Направление подачи | |||
Форма головки | |||
Вид обрабатываемой поверхности | |||
Технологический класс резца |
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА.
Результаты измерений отличаются от истинных значений из-за погрешностей, связанных с ограниченной точностью средств измерений. Наиболее близким к истинному значению является среднее арифметическое значение X совокупности результатов отдельных измерений:
0 " style="border-collapse:collapse;border:none">
Контролируемый параметр
Обозначение
Предельные значения
Измеренные значения
Проходной резец
Подрезной резец
прорезной резец
Письменный отчёт о работе должен содержать следующие пункты:
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Основные понятия о конструкции, классификации и геомет-
рии реэцов.
4. Схема углов резца.
5. Протокол определения конструктивных параметров резцов.
6. Карта измерений геометрических параметров резцов.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Какие параметры характеризуют конструкцию резца?
2. На какие классы разделяют резцы по их технологическому
назначению?
3. Что откосится к геометрическим параметрам резца?
4. Какие параметры резца оказывают наибольшее влияние на
качество обработки изделий, а также на его стойкость?
ЛИТЕРАТУРА
1. Дальский A. M. Технология конструкционных материалов. / , и др. − М.: Машиностроение, 2008 − 560 с.
2. Фетисов и технология металлов / , и др. − М.: Высшая школа, 2008. – 876 с.
КОНСТРУКЦИЯ И ГЕОМЕТРИЯ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ
Методические указания
к выполнению лабораторной работы
Составили: АРТЕМЕНКО Александр Александрович
БАСКОВ Лев Васильевич
КОНОПЛЯНКИН Сергей Владимирович
Рецензент
Редактор
Подписано в печать Формат 60x84 1/16
Бум. тип. Усл.-печ. л. 1,16 (1,25) Уч.-изд. л. 1,1
Тираж 100 экз. Заказ Бесплатно
Саратовский государственный технический университет
Копипринтер СГТУ, 410054 7
Практическая работа №4
« Расчет токарных резцов »
Цель работы: научиться рассчитывать токарные резцы на прочность и жесткость по максимально допустимым нагрузкам; пользоваться стандартами для выбора основных размеров токарных резцов; работать с таблицами справочной литературы для выбора геометрических параметров инструмента.
Краткая теоретическая справка
По форме, конструкции и виду обработки различают токарные резцы призматические, общего назначения и фасонные. Призматические токарные резцы делят на проходные прямые (правые и левые), упорные, расточные для сквозных и глухих отверстий, подрезные (торцовые), отрезные, галтельные, затыловочные, резьбовые и специальные.
Рабочая часть резцов в большинстве случаев представляет собой пластину из твёрдого сплава, которую крепят на резцах следующими способами: напайкой непосредственно на корпус; механически; с помощью сил резания; механическим креплением вставки с напаянной пластиной.
Геометрические элементы лезвия определяют по справочникам по обработке металлов резанием. Основные размеры токарных резцов общего назначения приведены в стандартах.
Технические требования к резцам, оснащённым пластинами из твёрдых сплавов, приведены в ГОСТ 5688 – 81, к резцам из быстрорежущей стали – в ГОСТ 10047 – 82.
Преобладает прямоугольная форма сечения державки резцов, при которой врезание пластины меньше «ослабляет» корпус. Корпус с квадратной формой сечения лучше сопротивляется сложному изгибу и применяется для расточных и
револьверных резцов, а также в других случаях, когда расстояние от линии центров станка до опорной поверхности резца недостаточно велико. Корпус с круглой формой сечения применяют для расточных резьбовых, токарно-затыловочных резцов, так как он позволяет осуществлять поворот резца и изменять углы его заточки.
Размеры поперечного сечения корпуса резца выбирают в зависимости от силы резания, материала корпуса, вылета резца и других факторов. Нормализованные размеры поперечного сечения корпуса резцов выбирают по таблице 1.
Таблица 1. Размер сечений корпусов резцов, мм
| h x b = 1 | h x b = 1,2 | h x b = 1,6 | h x b = 2 |
|
Ширину b или диаметр d поперечного сечения корпуса резца можно определить по формулам:
при квадратном сечении (h = b )
при прямоугольном сечении (h ≈ 1,6b )
;
при круглом сечении
,
где P z – главная составляющая силы резания, Н; l – вылет резца, мм; σ и.д – допустимое напряжение при изгибе материала корпуса, мПа; для корпуса из незакалённой углеродистой стали σ и.д = 200 … 300 МПа, для корпуса из углеродистой стали, подвергнутой термической обработке по режиму быстрорежущей стали, σ и.д можно максимально увеличить в 2 раза, при прерывистом процессе снятия стружки и скоростном резании принимают σ и.д = 100…150 МПа.
При расчёте отрезных резцов на прочность учитывают, что опасным сечением отрезного резца является место перехода от рабочей части к корпусу.
.
Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца при известных размерах сечения корпуса резца:
для резца прямоугольного сечения
P
z
доп
= 
;
для резца круглого сечения
P
z
доп
= 
.
Максимальная нагрузка, допускаемая жёсткостью резца, определяется с учётом допустимой стрелы прогиба резца
P
z
жёст
= 
,
где f – допустимая стрела прогиба резца при предварительном точении, f = 0,1 мм, при окончательном точении f = 0,05 мм; Е – модуль упругости материала резца для углеродистой стали Е = 1,9 · 10 5 2,15 · 10 5 МПа;
J
– момент инерции сечения корпуса (для прямоугольного сечения 
, для круглого сечения 0,05d
4
);
l – расстояние от вершины резца до рассматриваемого (опасного) сечения (вылет резца), мм.
Необходимо, чтобы сила P z была меньше максимально допустимых нагрузок P z доп и P z жёст или равна им: P z ≤ P z доп; P z ≤ P z жёст.
Задание для аудиторной работы
Рассчитать и сконструировать составной токарный проходной резец с пластиной из твёрдого сплава для чернового обтачивания вала. Диаметр заготовки D; припуск на обработку (на сторону) h, подача на оборот S 0 мм/об, вылет резца l мм.
Пример решения:
Заготовка из стали 45 с σ в = 750 МПа. Диаметр заготовки D = 80 мм, припуск на обработку (на сторону) h = 3,5 мм, подача на оборот S 0 = 0,2 мм/об, вылет резца l = 60 мм
В качестве материала для корпуса резца выбираем углеродистую сталь 50 с σ в = 650 МПа и допустимым напряжением на изгиб σ и.д = 200 МПа
Главная составляющая силы резания:
где K Pz = 1 – суммарный поправочный коэффициент.
При условии, что h ≈ 1,6b , ширина прямоугольного сечения корпуса резца:
Принимаем ближайшее большее сечение корпуса (b = 16 мм). Руководствуясь приведёнными соотношениями, получим высоту корпуса резца h = 1,6b = 1,6 · 16 = 25,6 мм. Принимаем h = 25 мм.
Проверяем прочность и жёсткость корпуса резца.
Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца:
Максимальная нагрузка, допускаемая жёсткостью резца;
где f = 0,1 · 10 -3 м (≈0,1 мм) – допускаемая стрела прогиба резца при черновом точении; Е = 2 · 10 5 МПа = 2 · 10 11 Па = 20000 кгс/мм 2 – модуль упругости материала корпуса резца; l = 60 мм – вылет резца; J – момент инерции прямоугольного сечения корпуса;
Резец обладает достаточными прочностью и жёсткостью, так как P z доп P z P z жёст (5550 4170
Основные размеры принимаем по стандарту: рабочая высота резца h=25 мм, ширина державки резца в=16 мм, высота державки h в =20 мм, длина резца L=125 мм. Выбираем материал резца: для пластины – твердый сплав Т15К6, форма
II ГОСТ 19042 – 80, для клина штифта – сталь 40Х, для винта – сталь 45, головку винта подвергнуть термообработке до HRC 30 – 35.
Технические требования по резцу выбираем по ГОСТ 20872-80.
Варианты к заданию:
| № вари-анта | Материал заготовки | ||||
| Сталь 20 в =500МПа | |||||
| Серый чугун НВ 160 | |||||
| Сталь жаропрочная 12Х18Н9Т | |||||
| Серый чугун НВ 220 | |||||
| Сталь 38Х в =680МПа | |||||
| Серый чугун НВ 170 | |||||
| Сталь 40ХН в =700МПа | |||||
| Серый чугун НВ 210 | |||||
| Сталь Ст5 в =600МПа | |||||
| Серый чугун НВ 180 |
Контрольные вопросы
По каким признакам подразделяются токарные резцы?
Какими способами крепится пластина из твердого сплава?
Как выбираются размеры поперечного сечения корпуса резца?
Формула для определения максимальной нагрузки, допускаемой прочностью резца.
Формула для определения максимальной нагрузки, допускаемой жесткостью резца.
Практическое изучение конструкции и геометрических параметров токарных резцов, освоение методов контроля геометрических параметров токарных резцов.
2. Теоретическая часть
При обработке металлов резанием изделие получается в результате срезания с заготовки слоя припуска, который удаляется в виде стружки. Готовая деталь ограничивается вновь образованными обработанными поверхностями. На обрабатываемой заготовке в процессе резания различают обрабатываемую и обработанную поверхности. Кроме того, непосредственно в процессе резания режущей кромкой инструмента образуется и временно существует поверхность резания.
Для осуществления процесса резания необходимо и достаточно иметь одно взаимное перемещение детали и инструмента. Однако для обработки поверхности одного взаимного перемещения, как правило, недостаточно. В этом случае бывает необходимо иметь два или более, взаимосвязанных движений обрабатываемой детали и инструмента. Интенсивность процесса резания определяется режимами резания, свойствами режущего инструмента.
К конструкции резцов предъявляются следующие требования:
1. Инструмент должен соответствовать своему технологическому
назначению (черновая, чистовая обработка, растачивание резьбы
2. Конструкция резца должна обеспечить наибольшую
производительность, для чего:
а) резцы должны обладать высокой износостойкостью, что определяется
правильным выбором марки режущей части инструмента;
б) резцы должны иметь достаточную прочность и жесткость для
предотвращения вибраций и обеспечения точности обработки;
в) резцы должны иметь оптимальную геометрию, обеспечивающую
наименьшие силы резания, и допускать наибольшие скорости резания
при заданном периоде стойкости.
3. Резец должен допускать возможно большее количество переточек.
4. В серийном производстве желательно, чтобы резец был пригоден для
возможно более разнообразных работ (универсальность резца).
Резцы классифицируют по виду выполняемой операции, по направлению подачи, по форме и расположению головки.
В зависимости от выполняемой операции на токарных станках резцы разделяются на проходные, проходные упорные, подрезные, отрезные, расточные проходные, расточные упорные, резьбонарезные.
По направлению подачи резцы разделяются на правые и левые. Метод определения резцов по подаче представлен на рис. 1.
Рис. 1 Метод определения резцов по подаче
Если при наложении правой руки на резец большой палец направлен к главной режущей кромке, то такой резец называется правым, если палец левой руки, то это будет левый резец. На токарных станках правыми резцами работают справа налево (по направлению к передней бабке станка), а левыми - слева направо (по направлению к задней бабке станка).
По форме головки и её расположению резцы разделяются на:
Прямые (рис. 2а);
Отогнутые (рис. 2б);
Изогнутые (рис. 2в).
Кроме того, резцы подразделяются на резцы с оттянутыми (рис.2г) и с обычными головками (рис. 2а).
Рис. 2 Классификация резцов по форме головки и ее расположению
По характеру установки резца относительно обрабатываемой детали резцы разделяют на радиальные (рис.3а), и тангенциальные (рис.3б).
По применяемости на станках:
Токарные (рис.3а, рис.3б);
Резцы для автоматов и полуавтоматов (рис.3а, рис.3б);
Специальные для специальных станков;
Фасонные (рис. 3в).
Рис. 3 Типы резцов
По виду обработки:
Проходные (рис.3а);
Подрезные (рис.3г);
Отрезные (рис. 3д);
Расточные (рис.3е);
Резьбонарезные (рис. 3и).
По характеру обработки:
Черновые;
Чистовые;
Для тонкого точения.
Эти резцы могут входить в любой из трех названных выше типов резцов и отличаются между собой либо геометрическими параметрами, либо точностью и классом шероховатости рабочей поверхности, либо инструментальным материалом режущей части.
По конструкции головки:
Прямые (рис. 3а);
Отогнутые (з);
Изогнутые (в);
Оттянутые (и).
По направлению подачи:
Правые (а);
Левые (м).
По способу изготовления:
C головкой сделанной за одно целое со стержнем (а…д, з..м, о);
С головкой в виде сменной вставки, снабженной пластинкой режущего
материала (н, р);
С приваренной встык головкой и т.д.
По роду инструментального материала:
Из быстрорежущей стали (а…в);
С пластинками твердого сплава (з);
С пластинками из минералокерамики (н);
С алмазными вставками (и).
Главные элементы резцов.
Резец состоит из двух основных частей:
Головки 1;
Тела 5 или стержня (рис.4).
Головка является рабочей частью резца. Стержень служит для закрепления резца в резцедержателе.
Рабочую часть резца выполняют из инструментальных сталей, металлокерамических твердых сплавов, минералокерамики, кермета или алмаза. Рабочая часть резца (головка) ограничена тремя поверхностями: передней 4, задней главной 6 и задней вспомогательной 8.
Передней
поверхностью называется поверхность,
по которой сходит стружка.
На передней поверхности срезаемый слой
деформируется и формируется
в стружку: удельная сила деформации в
среднем составляет около 150
кг/
.
Режущие кромки получаются в результате пересечения трех указанных выше поверхностей.
Рис. 4 Элементы резца
Главная режущая кромка 3, выполняющая основную работу резания, образуется от пересечения передней и главной задней поверхностей, а вспомогательная режущая кромка-от пересечения передней и вспомогательной задней поверхности.
Следует учесть, что некоторые резцы могут иметь по несколько вспомогательных режущих кромок или дополнительные и переходные режущие кромки.
Вершина резца представляет собой место сопряжения главной режущей кромки с вспомогательной. Вершина резца в плане может быть острой, закругленной или в виде фаски.
На обрабатываемой заготовке, при снятии стружки резцом, различают следующие поверхности (рис. 5):
1 - обрабатываемую, с которой снимают стружку;
Обработанную, полученную после снятия стружки;
Поверхность резания, образуемую на обрабатываемой заготовке
непосредственно режущей кромкой резца.
Рис. 5 Поверхности и координатные плоскости для
определения углов резца
Исходной базой для измерения (отсчета) углов являются следующие плоскости:
1. плоскость резания-плоскость, касательная к поверхности резания и
проходящая через главную режущую кромку 4 (рис. 5);
2. основная плоскость-плоскость, параллельная направления продольной
и поперечной подач резца;
3. главная секущая плоскость-плоскость, перпендикулярная проекции
главной режущей кромки на основную плоскость (рис. 5);
4. вспомогательная секущая плоскость - плоскость, перпендикулярная
проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость
Форма режущей части резца (головки) определяется конфигурацией и расположением его передней и главной задней и вспомогательной поверхностей и режущих кромок. Взаимное расположение указанных поверхностей и кромок в пространстве определяется с помощью углов, названных углами резца.
Различают углы резца, рассматриваемого как геометрическое тело, и углы, получаемые в процессе резания.
В стандарте углы даются для прямого резца, ось которого установлена перпендикулярно направлению подачи, а вершина расположена на линии центров обрабатываемого изделия. Углы, определяемые в стандарте, соответствуют углам резца, рассматриваемого как геометрическое тело (рис. 6).
Углы резца в плане измеряются в проекции резца на основную плоскость:
- главный угол в
плане - угол между проекцией главной
режущей кромки на основную плоскость и направлением
-
вспомогательный угол в плане-угол между
проекцией
вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и
направлением подачи;
- угол при вершине
резца - угол между проекциями режущих
кромок на основную плоскость.
В сечении главной секущей плоскости измеряются все главные углы:
- главный угол
(задний)-угол между главной задней
поверхностью резца и плоскостью резания;
- передний угол-угол
между передней поверхностью резца и
плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, проведенной
через главную режущую кромку;
