Як влаштовано різальну частину інструменту - Слюсарно-інструментальні роботи
Обробка дерева та металу
Різання металів здійснюється спеціальними знаряддями, які називаються різальними інструментами. Ріжучі інструменти в залежності від способу зняття металу з поверхні деталі мають різну геометричну форму і конструкцію. Проте, яким би не був процес різання, яким би інструментом він не здійснювався, які б сили не приводили інструмент у дію — різання металів завжди є одним і тим же процесом утворення і потім видалення стружки з поверхні деталі. Цей процес підпорядкований загальним законам різання. Знання законів різання дозволяє встановити доцільну форму різальної частини інструменту, незалежно від того, що наводить його в рух: механічний двигун чи м'язи людини.
Що ж є ріжучою частиною інструменту?
Основними елементами різальної частини інструмента (рис. 1) є: а) передня поверхня, по якій сходить стружка; б) головна задня поверхня, звернена до предмета, що обробляється, і в) головна ріжуча кромка, утворена перетином передньої і задньої поверхнями. Взаємне розташування цих елементів утворює клиноподібну форму тіла інструменту в нормальному перерізі до його ріжучої кромки.
Ріжуча частина найпростішого інструменту, як, наприклад, слюсарне зубило (рис. 1, а), утворюється тільки двома згаданими поверхнями. У складніших інструментів (рис. 1, б), крім передньої та головної задньої поверхні, є ще й допоміжні задні поверхні і, відповідно, допоміжні ріжучі кромки. Ріжучі кромки, утворені на стиках поєднання головних і допоміжних ріжучих кромок, називаються перехідними ріжучими кромками. Перехідні ріжучі кромки заточуються по радіусах абояк кутові фаски.
Передні та задні поверхні інструменту розташовуються під певними кутами один до одного, величина та положення яких вирішальним чином позначаються на процесі різання. Цим кутам (кутам заточування) присвоєно певні постійні назви та позначення, загальні для всіх інструментів. Звернемося до рис. 2. По ній можна створити чітке уявлення про кути різального інструменту.
Кути заточування різця прийнято визначати по відношенню до двох-вихідних площин: основної площини, тобто площини паралельної напрямку поперечної і поздовжньої подачі, і площини різання, площини дотичної до поверхні різання і проходить через ріжучу кромку.
Головні кути різця вимірюються в головній січній площині. До них відносяться: а) передній кут f (гама), тобто кут між площиною перпендикулярною до площини різання, проведеної через головну-ріжучу кромку і передньою поверхнею інструменту; б) головний задній кута (альфа)-кут між головною задньою поверхнею інструменту і площиною різання; в) кут різання про (дельта) або кут між передньою поверхнею інструменту і площиною різання. Цей кут дорівнює сумі заднього кута а та кута забудови р (бета).
Кути є як у головних, так і у допоміжних поверхонь. В останньому випадку вони отримують додаткову назву допоміжних задніх кутів і позначаються Otj.
Кут нахилу головної ріжучої кромки - це кут, укладений між ріжучою кромкою та лінією, проведеної через вершину різця паралельно до основної площини.
Призначення перехідних ріжучих кромок у тому, щоб збільшити стійкість вершини (кутового сполучення двох ріжучих кромок). Вони зазвичай виконуються у вигляді заокруглення R точки сполучення головної тадопоміжної ріжучих кромок показаного на рис. 18, або у вигляді перехідної фаски.
p align="justify"> Особливе місце в геометрії інструменту займає радіус округлення ріжучої кромки р(ро). Округлення р видиме на рис. 3 спеціально не створюється на інструменті, а виходить мимовільно. Це відбувається тому, що заточити абсолютно гостру кромку неможливо, та й у такої кромки дуже скоро вийшло б при роботі це природне округлення р, що «істотно впливає на процес різання і підвищення стійкості інструменту.
Описані вище геометричні елементи є основою ріжучої частини всіх інструментів. На рис. 21 можна легко знайти їх у будь-якому слюсарному та механічному інструменті.
Тепер розглянемо значення цих елементів. Потрібно з'ясувати опитування про те, як ці геометричні елементи впливають на величину сил, що діють при різанні, стійкість інструменту і чистоту обробленої поверхні. Щоб подальший виклад був зрозумілим, спочатку розповімо про сили, що виникають і долаються під час різання. Для цього представимо процес пришабрування площини. Щоб утворити стружку під час при-шабрування, слюсарю доводиться вдавлювати лівою рукою ріжучу кромку шабера в поверхню деталі, а правою рукою тиснути на його рукоятку, штовхаючи шабер вперед. Таким чином, робітник долає дві сили: силу відштовхування від поверхні металу, яка називається нормальною силою Р, І силу опору металу зрізання, звану силою різання Рг Очевидно, чим менше ці сили, тим легше зрізати стружку.
При більш складних процесах різання (при свердленні або розгортанні), коли головний кут у плані не дорівнює 0°, нормальна сила Р спрямована також похило. Тому, у цьому випадку сила Р розкладається на складові,одна з яких спрямована по радіусу інструмента і називається радіальною силою Р у , а інша проти напряму подачі інструменту і називається силою подачі Рл .
Величина всіх цих сил непостійна. Вона змінюється залежно багатьох обставин і, зокрема, неї впливають і геометричні елементи інструмента.
Тепер маємо можливість повернутися до з'ясування ролі окремих геометричних елементів. Передній кут, мабуть, один з найважливіших елементів інструменту. Чим більший кут f , тим менше сили, що діють на інструмент і, особливо, нормальна сила Р з її силами Ру і Рх, що її складають. Здавалося б, що у зв'язку з цим слід прагнути до найбільшої величини кута. Однак, спостерігаючи роботу ряду інструментів, можна побачити, що часто кут f робиться навпаки мінімальним і навіть негативним. Іноді така величина переднього кута є наслідком спеціальних технологічних умов виготовлення інструменту. Так, наприклад, у напилків кут лежить в межах від 0 до 12° тому, що при їх насіканні важко отримати позитивну величину кута. Найчастіше, особливо у чистових слюсарних інструментів, величина переднього кута вибирається мінімальною, щоб поліпшити чистоту обробленої поверхні. Це особливо яскраво проявляється в процесі пришабрування, при якому шабер встановлюється під заднім кутом, приблизно рівним 20°, а кут його загострення найчастіше буває рівним 90е. Отже, маючи кут різання, рівний 110°, шабер працює не з позитивним, а з негативним кутом (-20°). При такій формі ріжучої частини шабер не ріже, а шкрябає метал. Якби в даному випадку інструмент мав позитивний передній кут, то нормальна сила Р могла бути настільки незначною, що шабер мимоволі врізувався б вметал глибше, ніж це необхідно, або вихід його з металу був не таким плавним, як це потрібно для отримання високого ступеня чистоти поверхні.
Прагнення збільшити розмір переднього кута з метою зменшення різання різко позначається на зменшенні міцності інструменту. Чим міцніше оброблюваний матеріал, тим менше повинен бути кут, тому що його збільшення не знижує тиску різання, зате послаблює ріжучу кромку і погіршує умови відведення тепла, що утворюється при різанні у цієї кромки. При обробці крихких матеріалів тиск різання передається інструменту ближче до ріжучої кромки і тому вимагає більшої величини кута загострення інструменту. Тому для слюсарних зубил рекомендуються, наприклад, такі кути загострення: при обробці м'яких матеріалів 45°, середніх 60° і твердих 70°.
Декілька слів про вплив заднього утла а. Як відомо, призначення цього кута полягає у зменшенні тертя інструменту оброблену поверхню. Проте цей кут не можна вважати другорядним елементом різальної частини, що тільки зменшує тертя. Величина кута істотно відбивається на якості інструменту. Для тих інструментів, які зрізають тонкі стружки і у зв'язку з цим зношуються, головним чином, по задній поверхні, кут повинен бути настільки великим, наскільки це дозволяють міцність інструменту та умови відведення тепла від його ріжучої кромки. При більшому задньому вугіллі округлення ріжучої кромки р може бути менше, звідси можуть бути менше зминання металу при різанні, тертя об задню поверхню і нормальна сила Р.
При більшій величині кута менше зношується інструмент і по задній поверхні. Як відомо, інструмент працює нормально доти, поки майданчик зносу на його задній поверхні неперевищить певну ширину.
Істотний вплив на процес різання робить кут у плані