2.7.2. Особенности геометрии фасонных резцов

Так как задние углы фасонных резцов неодинаковы по длине фасонного лезвия (выше это было показано для круглых резцов), то будут переменными соответственно и передние углы. В этой связи обеспечить оптимальные условия резания при обработке фасонными резцами для всех точек лезвия инструмента невозможно. Поэтому выбор геометрии производится для одной, характерной точки фасонного профиля, которая называется базовой (именно для этой точки приводятся значения  и  в нормативных материалах).

В качестве базовой точки обычно принимают: наиболее глубокую точку профиля – для призматических и торцовых поверхностей; точку профиля, наименее удаленную от оси детали, – для наружных поверхностей тел вращения и винтовых поверхностей, точку профиля, наиболее удаленную от оси детали в ее осевом сечении, — для внутренних поверхностей.

Углы  и  фасонного резца для базовой точки измеряют в базовой плоскости, проходящей через базовую точку. Обозначим углы в базовой плоскости индексами 1 ( и ), а для других, произвольных точек индексами» «i». Значения углов  и  отличаются от  и , так как они зависят от радиуса расположения  точек профиля, главного угла в плане  и от угла  поворота передней поверхности.

Рассмотрим влияние угла  на величины передних и задних углов фасонного резца. Известно, что

.                                                            (2.12)

Рис. 2.27. Влияние угла  на  и

Из рис. 2.27 следует, что в базовой точке 1 угол   и , . В точках 2 или 6 значения углов  и, а также и  зависят от конкретных углов и ; в точке 7 угол , так как для нее плоскость резания и рабочая плоскость совпадают. Поэтому для точки 7  и . Отсюда следует, что при радиальной подаче на участках профиля детали, перпендикулярных оси, задний угол резца  равен нулю. При обработке торцовых поверхностей и боковых сто

рон канавок и выступов, а также криволинейных контуров, если касательная к контуру в данной точке лежит в рабочей плоскости, углы .

Для обеспечения нормального процесса резания минимальное значение заднего угла должно быть не менее 2…30. Этому значению , согласно зависимости (2.13), соответствует минимальный угол :

                                                        (2.13)

При проектировании фасонных резцов необходимо обеспечить условие, чтобы для всех характерных точек детали . Обычно это достигается введением вспомогательного угла в плане  для линейного участки резца, перпендикулярного оси детали и базе резца. Но и в этом случае в точке d угол .

Однако этот способ облегчения условий резания применяется, как правило, в инструментах единичного производства. Для фасонных резцов, применяемых в серийном и крупносерийном производстве, применяется поворот базы фасонного резца и направления радиальной подачи или используются резцы с винтовой задней поверхностью.

Рис. 2.28. Поворот базы фасонного резца:

 — вектор подачи для резца без поворота базы;  — вектор подачи после поворота базы;  и  — углы в точках А и В до поворота базы;  и  — то же, после поворота базы на угол

Рассмотрим деталь-тело вращения с участком профиля, наклоненным к направлению подачи S под углом . Рассмотрим проекцию контуров детали и резца на статическую основную плоскость (рис. 2.28).

Пусть база резца повернута на угол  по отношению к оси детали. При этом углы  во всех точках профиля резца также изменяются на величину . Со стороны участков профиля, обращенных к вершине угла , углы , образовавшиеся при повороте базы, возрастают по сравнению с углами , имевшими место при параллельных базах резца  и оси детали :

                                                  (2.14)

Со стороны участков профиля, обращенных в сторону, противоположную вершине угла , имеет место уменьшение углов :

                                                   (2.15)

Из соотношений (2.14) и (2.15) следует, что поворот базы резца эффективен при обработке открытых профилей (с отсутствием выступов и впадин). Вершина угла поворота  должна находиться со стороны меньших диаметров детали для наружных и внутренних поверхностей. При обработке поверхностей с выступами и (или) впадинами необходимо, чтобы для точек и участков профиля, где имеет место уменьшение угла  при повороте базы резца, соблюдалось условие

                                                                     (2.16)

Пусть  — угол в плане после поворота базы на угол .

Тогда                                                                                                       (2.17)

где  — угол  для параллельных баз резца и детали.

По аналогии с (2.12) запишем:

,                                                   (2.18)

где  — угол  в базовом сечении.

С учетом (2.17) и (2.18) получим:

.                                             (2.19)

Следует отметить, что на токарных автоматах и полуавтоматах изменить направление вектора подачи весьма сложно, поэтому резцы с наклонной базой можно использовать, оставив направление подачи перпендикулярным оси детали. При этом эффект увеличения заднего угла  от поворота базы уменьшается. Если при повороте базы и направлении подачи, перпендикулярном базе резца, получен угол , то, оставив направление перпендикулярным оси детали, получим в той же точке

,

или с учетом формулы (2.19)

.                                                                                     (2.20)

Если , то

.                                                                                                    (2.21)

От недостатков радиальных круглых резцов с наклонной базой крепления (изменение направления вектора подачи  и усложненная конструкция державки), свободны круглые резцы с винтовой задней поверхностью.

У этих резцов ось резца и база детали остаются параллельными, а направление вектора подачи не изменяется. Задние углы для критических по углу  точек и участков увеличиваются за счет введения наклона задней фасонной поверхности. Чтобы этот наклон не изменялся при переточке, задняя поверхность должна быть выполнена винтовой (рис.2.29).

При обработке поверхностей с выступами и (или) впадинами необходимо, чтобы для тех точек и участков профиля, где имеет место уменьшение заднего угла , должно соблюдаться правило:

                                                      (2.22)

где ,  — суммарный задний угол; .

Рис. 2.29. Фасонный резец с винтовой задней поверхностью:

 — вектор поперечной (радиальной) подачи;  и  — углы

в точках А и В при обработке обычным резцом

Здесь  — задний угол в данной точке профиля, каким бы он был при обработке обычным резцом, а  — задний угол, получаемый при введении винтовой задней поверхности.

Рассмотрим соотношения между углом  и шагом винтовой задней поверхности резца, который одинаков для всех ее точек и связан с углом наклона винтовой линии  и радиусом расположения i-й точки на винтовой задней поверхности резца  соотношением (рис. 2.30):

Рис. 2.30. Связь между шагом винтовой поверхности, углом наклона

к оси и радиусом точки на поверхности

.                                                                                                         (2.23)

Для участков поверхности детали, перпендикулярных ее оси  (или для сечений винтовой поверхности резца, перпендикулярных оси) зададимся величиной заднего угла . Тогда , откуда

.                                                                                              (2.24)

Из этого соотношения следует, что при постоянном Т чем меньше радиус точки винтовой задней поверхности , тем должен быть больше , т.е. тем меньше должна быть величина . Поэтому при расчете шага Т винтовой задней поверхности необходимо принимать во внимание ту точку участка профиля детали, которая лежит на минимальном радиусе фасонного резца или на максимальном радиусе соответствующего участка детали (на рис. 2.29 это точка Б) и задаваться для нее минимально

допустимым углом . На остальных точках участка АБ углы  получатся больше, чем в точке Б.

Выше были рассмотрены условия, когда лезвие фасонного резца имело одну базовую точку, а траектория подачи этой точки пересекала ось тела вращения или винтовой поверхности.

При повышенных требованиях к точности обработки некоторого конического участка поверхности детали соответствующий участок лезвия необходимо расположить так, чтобы траектории подачи каждой точки данной части лезвия пересекали ось вращения детали. Другими словами, по центру детали необходимо установить не базовую точку, а базовую линию лезвия. При этом передняя поверхность резца затачивается под двумя углами: под углом  в плоскости, перпендикулярной оси, и под углом  — в плоскости, параллельной оси или базе крепления резца. Величина угла  определяется из условия расположения всех точек базовой линии по оси детали (рис. 2.31).

Рис. 2.31. Фасонный резец с наклоном передней поверхности на угол