Способы улучшения геометрии режущих инструментов I
До сих пор вопрос об углах заточки режущих инструментов рассматривался применительно к общепринятой, нормальной их конструкции. Придание инструменту оптимальных углов заточки, обеспечивающих в конкретных условиях его работы наилучшие результаты, имеет огромное значение и является одной из важнейших предпосылок рациональной эксплуатации инструментов.
Вместе с тем имеется ряд способов, позволяющих с помощью специальной заточки, путем особых приемов в изменении формы режущей части инструментов существенно улучшить условия их работы, многократно увеличить стойкость и резко повысить производительность труда. Знание таких приемов, умелое и своевременное их применение нередко лежит в основе выдающихся успехов новаторов производства.
Ниже освещаются некоторые наиболее важные способы улучшения геометрии режущих инструментов.
Фаска на передней поверхности (двойная передняя поверхность). Наиболее простой формой передней поверхности является плоская. В течение длительного времени плоская передняя поверхность была наиболее распространенной для большинства режущих инструментов. Приведенные выше соображения и рекомендации по поводу оптимальной величины передних углов для резцов относятся именно к такой форме передней поверхности.
Очень серьезным недостатком плоской передней поверхности является то, что при больших передних углах, желательных для обработки вязких, пластичных металлов, сильно уменьшается прочность режущего элемента и ухудшается отвод теплоты от его лезвий. Уменьшение прочности особенно опасно для твердосплавных и, тем более, минералокерамических резцов. Применение же отрицательных передних углов наряду с увеличением эксплуатационной прочности инструментов приводит к существенному (до 40%) возрастанию сил резания и мощности, большим отжимам детали и вибрациям.
Указанные недостатки устраняются, если вдоль главного режущего лезвия инструмента с положительным передним углом значительной величины заточить узкую фаску с очень малым или даже отрицательным передним углом; такая передняя поверхность состоит из двух плоскостей и поэтому получила название двойной. Ширина фаски должна примерно равняться толщине среза для быстрорежущих резцов и в 1,5—2 раза превышать ее для твердосплавных резцов.
При такой заточке давление срезаемого слоя металла воспринимается упрочненным, благодаря фаске, участком передней поверхности, а наличие положительного переднего угла за фаской приводит к уменьшению деформации и трения стружки и облегчению ее отвода; в результате стойкость возрастает от двух до шести раз.
При скоростном точении вязких металлов твердо сплавными резцами, имеющими плоскую переднюю поверхность с фаской, большие затруднения вызываются стружкой, которая сходит непрерывной «шпгообразной» лентой, создавая опасность ранения рабочего, или запутывается между резцом и деталью, являясь причиной поломок пластинок твердого сплава. Надежное завивание стружки обеспечивается, если участок передней поверхности, расположенный за фаской, имеет криволинейную форму. Кроме того, при криволинейной передней поверхности стойкость резцов в 1,5—2 раза выше, чем при плоской.
Таким образом, в настоящее время находят применение следующие формы передней поверхности . резцов: 1) плоская; 2) плоская с фаской; 3) криволинейная (радиусная) с фаской. Двойная передняя поверхность должна применяться на резцах, предназначенных для обработки вязких металлов, в тех случаях, когда подача превышает 0,2 мм/об. При меньшей подаче ширина фаски слишком мала и ее трудно выдержать; кроме того, вследствие изнашивания задних поверхностей инструмента фаска быстро уничтожается. Криволинейная передняя поверхность с фаской является излюбленной формой заточки твердосплавных резцов, применяемой выдающимися новаторами-скоростниками. Большие передние углы в сочетании с узкими фасками, имеющими нулевой или отрицательный передний угол, значительно повышают стойкость и уменьшают силы резания также у сложных многолезвийных инструментов, например твердосплавных торцевых фрез, сегментных пил и даже сверл из быстрорежущей стали.
Переходные режущие лезвия. Наиболее быстро и значительно затупляются обычно те участки режущей части инструмента, на которых сопрягаются главное и вспомогательное лезвия: вершины проходных резцов, так называемые уголки сверл, дисковых фрез, отрезных резцов и т. д. На этих участках срезаемый металл претерпевает самую сложную и сильную деформацию, здесь выделяется особенно много теплоты, а отвод ее в глубь инструмента затруднен.
Особенно неблагоприятные условия создаются при резком переходе от главного лезвия к вспомогательному, если они сопрягаются в одной точке. Именно поэтому у проходных резцов, за очень редкими исключениями, участок сопряжения главного и вспомогательного лезвий оформляется в виде дуги сравнительно небольшого радиуса или отрезка прямой, которая образует с направлением подачи угол, значительно меньший, чем главный угол в плане. Этот участок называется переходным режущим лезвием, или переходной режущей кромкой.
Переходные лезвия криволинейной формы труднее выполнить при заточке, поэтому они широко применяются только на резцах. Величина радиуса закругления вершины, если она не обусловлена формой сопряжения обрабатываемых поверхностей детали, должна составлять для быстрорежущих резцов 1,5—3 мм, а для твердосплавных и минералокерамических резцов 0,5—1,5 мм.
Однако наличие переходных лезвий имеет большое значение и для других инструментов, так как во всех случаях эти лезвия упрочняют вершину режущего элемента, облегчают условия резания, уменьшая толщину среза и улучшая отвод теплоты; в результате повышается стойкость инструмента. Так, например, путем заточки переходных лезвий удается повысить стойкость: у отрезных резцов — в 4 раза, у сверл — до 6 раз при обработке чугуна и до 3 раз при обработке стали, у торцевых фрез — в 2 раза.