Выбор геометрии резцов. Несмотря на то, что резец по конструкции является сравнительно простым инструментом, к нему предъявляется ряд серьезных требований, которые призваны обеспечить высокую производительность и точность обработки правильный выбор материала режущей части резца правильный выбор геометрии режущей части прочность и виброустойчивость державки и режущих кромок правильный выбор формы и размеров пластинки инструментального материала правильный выбор способа и конструкции крепления пластинки инструментального материала для пластин с механическим креплением правильный выбор способа стружколомания правильный выбор размеров, шероховатости, геометрии и конструкции гнезда для крепления пластины инструментального материала. Перечисленные факторы так же, как материал и состояние заготовки обрабатываемой детали, требования к точности, шероховатости поверхности и производительности обработки, определяют выбор оптимальных режимов резания глубины, подачи и скорости резания.
Выбор геометрических параметров должен отвечать некоторым критериям, главными из которых являются стойкость инструмента, или время образования на его задней или передней поверхности допустимой величины площадки износа размерная стойкость инструмента, или допустимое изменение его настроечного размера, что особенно важно в условиях работы автоматизированного оборудования и ГПС поддержание заданной шероховатости обработанной поверхности уменьшение амплитуды автоколебаний, порождаемых процессом резания.
Эти критерии во многих случаях противоречивы.
Поэтому задача выбора оптимальных геометрических параметров есть многокритериальная задача оптимизации, решением которой всегда является определенный компромисс, достигаемый с учетом весомости каждого отдельного критерия для конкретных случаев обработки.
Например, при свободном точении стали 30ХГСА резцами с пластинами Т15К6 увеличение угла от 0 до 300 приводит к изменению оптимального значения переднего угла с 1 до 60, а оптимального значения температуры от 9 до 130. Рассмотрим основные геометрические параметры резца с учетом сказанного выше. Назначение заднего угла - уменьшить трение задней поверхности о заготовку и обеспечить беспрепятственное перемещение резца по обрабатываемой поверхности. Влияние величины заднего угла на условия резания обусловлено тем, что на режущую кромку со стороны заготовки действует нормальная сила упругого восстановления поверхности резания и сила трения.
При увеличении заднего угла уменьшается угол заострения и тем самым снижается прочность лезвия, возрастает шероховатость обработанной поверхности, ухудшается теплоотвод в тело резца.
При уменьшении заднего угла увеличивается трение об обрабатываемую поверхность, что приводит к увеличению сил резания, увеличивается износ резца, возрастает тепловыделение на контакте, хотя и улучшаются условия теплоотдачи, возрастает толщина пластически деформируемого слоя на обработанной поверхности.
При столь противоречивых условиях должен существовать оптимум для величины заднего угла в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала, материала режущего лезвия и параметров срезаемого слоя. Опыты показывают, что оптимальное значение заднего угла определяются главным образом, толщиной среза, которая, как известно, связана с подачей.
Оптимальный по стойкости задний угол возрастает с уменьшением толщины среза. Влияние свойств обрабатываемого материала на задний угол в общем таково, что при обработке твердых материалов высокой прочности величины задних углов снижаются, а при обработке легких сплавов увеличиваются. В справочниках приводятся усредненные значения оптимальных величин углов, подтвержденные результатами промышленных испытаний. Рекомендуемые значения задних углов резцов приведены в приложении 2 табл.4 В ряде специфических случаев, например, у фасонных резцов, задний угол приходится принимать малым, порядка 1,5 20. Назначение переднего угла - уменьшить деформацию срезаемого слоя и облегчить сход стружки.
Влияние величины переднего угла на условия резания увеличение угла облегчает процесс резания, снижая силы резания. Однако в этом случае снижается прочность режущего клина и ухудшается теплоотвод в тело резца. Уменьшение угла повышает стойкость резцов, в том числе размерную.