microbik.ru
1

Лекция 2

Характеристика лезвия

1. Координатные плоскости. Системы координат


Координатные плоскости. Лезвия режущих инструментов при проектировании, изготовлении и эксплуатации рассматривают в прямоугольной системе координат РvtРn, где Рv – основная плоскость; t – рассматриваемая точка режущей кромки; Рn – плоскость резания.

Основная плоскость Рv – это координатная плоскость, проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно направлению скорости главного (или результирующего) движения резания.

Плоскость резания Рn – это координатная плоскость, проходящая через режущую кромку параллельно направлению скорости главного (результирующего) движения резания. Она перпендикулярна основной плоскости.

В зависимости от ориентации основной плоскости различают три системы координат: инструментальную РvиtРnи, статическую РvсtРnс, и кинематическую РvкtРnк .

Инструментальная система координат применяется для измерения угловых параметров лезвий в случае, если режущий инструмент лежит на столе или выполняется его эскиз, чертеж (рис. 1, а). При работе с этой системой координат принимают, что направление скорости главного движения резания проходит через режущие кромки касательно к окружности их вращения или вдоль режущих кромок (при расположении их вдоль прямой линии).
Статическая система координат применяется для измерения угловых параметров лезвий в случае, когда режущий инструмент поставлен на станок, но еще не работает. Рамные пилы, например, сознательно устанавливают с уклоном так, что линия вершин лезвий не совпадают с направлением скорости главного движения (рис. 1, б). При установке круглых пил или насадных фрез на вал геометрические оси вала и посадочных отверстий режущих инструментов могут не совпасть, что изменит пространственное положение лезвий. Статическая система координат применяется для приближенных расчетов углов инструмента в процессе резания и для учета изменения этих углов после установки инструмента на станке.

Кинематическая система координат ориентирована относительно направления скорости результирующего движения резания (рис. 1, в). Она используется в случае, когда движения резания и подачи осуществляются одновременно и применяется для учета реальных значений угловых параметров режущих элементов инструментов в процессе резания.

2. Элементы лезвия


Лезвие в поперечном сечении имеет форму клина. Его элементами являются передняя поверхность, одна или несколько задних поверхностей, режущие кромки и углы.

Передней поверхностью лезвия А называется поверхность лезвия, контактирующая в процессе резания со срезаемым слоем и стружкой (рис. 2).

Задней поверхностью лезвия А называется поверхность лезвия, контактирующая в процессе резания с поверхностью резания (она обращена к обработанной поверхности). Если у лезвия имеется несколько задних поверхностей, то одна из них называется главной задней поверхностью А, а остальные – вспомогательными задними поверхностями А1, А2.

Режущими кромками лезвия инструмента называют линии пересечения передней поверхности с задними. Часть режущей кромки, формирующая большую сторону сечения срезаемого слоя, называется главной режущей кромкой К, остальные – вспомогательными режущими кромками К1, К2. Главная режущая кромка пересекается со вспомогательными режущими кромками в вершинах лезвия.

Положение поверхностей лезвия фиксируется главным и вспомогательными углами заострения. Главный угол заострения измеряется между передней и главной задней поверхностями. Вспомогательные углы заострения измеряются между передней и вспомогательными задними поверхностями.

Положение лезвия на корпусе инструмента фиксируется либо задним, либо передним углами, либо углом резания.

Задний угол – угол в секущей плоскости между задней поверхностью и плоскостью резания (см. рис. 2).

Внимание! Резание с задним углом  0 невозможно, недопустимо! Правда, иногда делают прифуговку лезвий с образованием фаски на задней грани шириной около 0,5 мм, на этом небольшим участке угол  = 0.

Передний угол – угол в секущей плоскости между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью (нормалью к плоскости резания).

Угол резания – угол в секущей плоскости между передней поверхностью и плоскостью резания, равный сумме углов и . Сумма углов резания + + = 90.

В зависимости от того, в какой системе координат измерены угловые параметры, их называют соответственно инструментальный передний или задний угол (и, и), статический передний или задний угол (с, с), кинематический передний или задний угол (к, к).

3. Микрогеометрия режущей кромки


Во время работы режущего инструмента лезвия его под действием ударных нагрузок самопроизвольно обламываются, а затем острые кромки лезвий притираются, притупляются (рис. 3). Режущая кромка реального лезвия представляет некоторую кривую поверхность, соединяющую поверхности передней и задней граней.

Впишем условно в поверхность режущей кромки цилиндрическую поверхность. Радиус этой поверхности служит мерой остроты режущей кромки и называется радиусом округления (затупления) режущей кромки. Для очень острых фуговальных ножей, например, радиус округления режущей кромки равен 2 мкм, а для тупых – 60 мкм (1 мм= 1000 мкм). Для лезвия

= o + , (1)

где – радиус округления режущей кромки произвольной остроты, мкм;

o – радиус округления режущей кромки после заточки, мкм;

– величина прироста затупления за время работы, мкм.

Для лезвий из сталей ХВГ и 85ХФ принимают следующие значения o: для фрез o = 4 ... 6 мкм; для пил o = 10 мкм.

Прирост затупления

= L , (2)

где величина затупления режущей кромки на 1 м пути, мкм/м;

L – путь резца в заготовке, м.

При фрезеровании сосны инструментом из легированной стали принимают мкм/м, при пилении = 0,001 мкм/м. При обработке твердых пород древесины (береза, бук, дуб) значения следует увеличить на 30...35%.

4. Критерий затупления


Радиус закругления лезвия не может в полной мере характеризовать работоспособность режущего инструмента. Одно и то же состояние лезвия для одних условий считается тупым, неработоспособным, а для других условий – достаточно острым и работоспособным.

Понятие работоспособность и затупление всегда следует рассматривать во взаимосвязи с результатами работы лезвия: шероховатостью и точностью обработанной поверхности, энергопотреблением, производительностью и параметрами шума. Указанные параметры определяют критерий затупления.

Критерий затупления характеризуется максимально допустимым значением износа режущего инструмента, после достижения которого, наступает его отказ, т.е. неработоспособное состояние.

Продолжение резания таким лезвием приведет к недопустимому нарушению установленных показателей обработки древесины.

5. Отказ по параметрам “стойкость” и “точность”


Отказ режущего инструмента означает его неработоспособное состояние.

Отказ по параметру “стойкость” - это постепенный отказ режущего лезвийного инструмента при достижении им критерия затупления. При отказе становится невозможно обработать деталь с заданными параметрами шероховатости или недопустимо повышается уровень шума станка и расход электроэнергии.

Отказ по параметру “точность” - постепенный отказ режущего лезвийного инструмента после достижения размером, формой или расположением обработанной поверхности предела поля допуска. При отказе становится невозможно обработать деталь с заданными допусками размеров, например, деталь с шипами.

При наступлении отказа режущий инструмент подвергается восстановлению. Восстановление - приведение рабочей части режущего лезвийного инструмента в работоспособное состояние.

6. Период стойкости инструмента


Продолжительность работы инструмента характеризуется периодом стойкости.

Период стойкости - это время резания новым или восстановленным режущим лезвийным инструментом от начала резания до отказа. Период стойкости измеряется в часах или минутах.
7. Условия резания древесины реальным лезвием

На рис. 4 показана схема резания древесины реальным лезвием. При внедрении лезвия в древесину разрушение последней происходит около наиболее выдвинутой точки лезвия n. Эта точка лежит на плоскости резания Рn. Отделяемая часть древесины, расположенная выше плоскости резания, скользит по передней грани лезвия и образует стружку.

Частицы древесины, расположенные ниже плоскости резания, подминаются режущей кромкой и задней гранью под лезвие. Так, точка m, лежащая на уровне плоскости резания, будет подмята резцом до уровня l l. Она опустится на величину mm1. Древесина под лезвием упруго-пластически деформирована. После прохода лезвия древесина освобождается и частично упруго поднимается на величину С. При этом обработанная поверхность располагается ниже плоскости резания на величину остаточной деформации.

Контрольные вопросы и задания


Найдите правильные ответы из предлагаемых вариантов к заданиям и укажите их цифрой или несколькими цифрами, соответствующими правильным ответам.

1. Для удаления одного срезаемого слоя лезвием необходимо выполнить

1) движение подачи,

2) движение главное,

3) движение результирующее,

4) движение касательное,

5) движение прямолинейное.

2. Для подведения к лезвию нового срезаемого слоя необходимо выполнить

1) движение касательное,

2) движение результирующее,

3) движение главное,

4) движение подачи,

5) движение сложное.

3. Результирующее рабочее движение возможно при выполнении

1) всех рабочих движений одновременно,

2) всех рабочих движений последовательно,

3) движений главного и касательного одновременно,

4) движений главного и подачи одновременно,

5) движений главного и подачи последовательно.

4. Элемент лезвия – это

1) поверхность резания,

2) обработанная поверхность,

3) передняя поверхность,

4) обрабатываемая поверхность,

5) плоскость резания.


5. Угол между вектором скорости главного движения и вектором скорости результирующего движения – это

1) угол передний,

2) угол подачи,

3) угол задний,

4) угол скорости резания,

5) угол резания.


6. Угол в рабочей плоскости между направлениями скоростей движения подачи и главного движения резания – это

1) угол передний,

2) угол подачи,

3) угол задний,

4) угол скорости резания,

5) угол резания.


7. У лезвия сумма углов резания  и переднего угла  составляет значение

1) 60,

2) 90,

3) 120,

4) 180,

5) 210.
8. При выполнении чертежа режущего инструмента угловые параметры лезвий измеряют в системе координат

1) кинематической,

2) статической,

3) инструментальной,

4) основной,

5) касательной.


9. При работе станка, когда движения главное и подачи осуществляются одновременно, угловые параметры лезвий режущего инструмента измеряются в системе координат

1) инструментальной,

2) статической,

3) кинематической,

4) основной,

5) касательной.


10. Значение радиуса закругления, которое принимает режущая кромка острого стального зуба пилы, соответствует величине, мкм,

1) 0, 2) 10, 3) 20, 4) 30, 5) 40, 6) 50.

11. Значение радиуса закругления, которое принимает режущая кромка острого стального зуба фрезы, соответствует величине, мкм,

1) 5, 2) 15, 3) 20, 4) 25, 5) 30, 6) 35.
12. Какие плоскости называют основной и резания?
13. Укажите углы , , ,  на следующих схемах: