Анализ способов лезвийной обработки, характеристика основных понятий, параметров геометрии режущего лезвия, режима резания, сечения срезаемо­го слоя требуют введения специальных координатных плоскостей. При этом возможны два подхода. Первый заключается в том, что положение координат­ных плоскостей задается относительно действительных направлений векто­ров скоростей резания v, стружки и подачи S. Этот подход целесообразно применять при анализе процессов обработки резанием. Второй подход исполь­зуется для характеристики режущих инструментов вне связи с изменениями действительных скоростей резания, стружки, детали. Координатные плоскости при этом увязываются с неподвижными элементами инструмента (в статике) и называются инструментальными или статическими. Зачастую статические па­раметры используются и для характеристики процессов резания в качестве приближенных (упрощенных) оценок действительных параметров.

Однако при этом возможны существенные погрешности, требующие в ка­ждом конкретном случае оценки. Таким образом, в механике резания, как и вообще при рассмотрении физических процессов в теории резания, предпоч­тительно использовать преимущественно действительные параметры и коор­динатные плоскости.

Для определения действительных углов режущего лезвия, параметров се­чения срезаемого слоя используются следующие плоскости: основная плос­кость, рабочая плоскость, плоскость резания и плоскость стружкообразования.

Основная плоскость перпендикулярна скорости действительного главного движения. В тех случаях, когда движения резания и подачи выполняются одно­временно, действительное главное движение является их суммой (например при точении, сверлении). Если же во время движения резания движение пода­чи не выполняется, то действительным движением является движение реза­ния. Пренебрегая влиянием подачи, зачастую можно считать основную плос­кость перпендикулярной скорости резания. Так, при точении (см. рис. 1.1) ос­новная плоскость совпадает с плоскостью XOY, при сверлении (см. рис. 1.2) основная плоскость вращается вместе с режущим лезвием и проходит через ось вращения сверла. Для мгновенного положения, показанного на рис. 1.2, она совпадает с плоскостью ZOX. Аналогично положение основной плоскости при фрезеровании — плоскость ZOp (см. рис. 1.3). Для строгания (см. рис. 1.4) основной плоскостью будет ZOX, а для протягивания (см. рис. 1.5) — ZOY.

Рабочая плоскость содержит векторы скорости резания v и подачи S (см. рис. 1.1 -1.5) [100].

Плоскость резания проводится через режущую кромку и скорость резания v (рис. 1.10). Если режущая кромка криволинейная, то плоскость резания каса­ется режущей кромки в рассматриваемой точке.

О положении плоскости стружкообразования в научной литературе нет единого устоявшегося мнения.

При свободном прямоугольном резании плоскость стружкообразования перпендикулярна режущей кромке и проходит через векторы скорости резания v и скорости стружки Vi [37].

Для несвободного прямоугольного резания принято считать, что плоскость стружкообразования также проходит через векторы скорости резания v и скоро­сти стружки vi. В этом случае следует разделять понятия плоскости стружкооб­разования в точке режущей кромки для дифференциально малого участка ре­жущей кромки и для всей стружки в целом. Если для малого участка режущей кромки резание считать свободным и прямоугольным, то плоскость стружкооб­разования в каждой точке режущей кромки перпендикулярна режущей кромке.

Однако стружка движется в направлении скорости v1t которое и определяет положение плоскости стружкообразования для всей стружки в целом.

При свободном косоугольном резании плоскость, перпендикулярная режу­щей кромке, не совпадает со скоростью резания. Вследствие этого направле­ние схода стружки в целом отклоняется от нормали к проекции режущей кромки на основную плоскость. Можно принять, что в этом случае плоскость стружко­образования проходит через нормаль к режущей кромке в плоскости резания и вектор скорости стружки Vi в основной плоскости. Если углы наклона режущих кромок изменяются, то плоскость стружкообразования в целом может быть не перпендикулярна режущей кромке.

Последнее определение можно распространить и на косоугольное несво­бодное резание.

В основной плоскости измеряют главный и вспомогательный углы в плане и радиус г закругления вершины (рис. 1.10, а).

Действительный угол в плане (р измеряют в основной плоскости между про­екцией главной режущей кромки и рабочей плоскостью (см. рис. 1.10, а).

Если срезаемый слой снимается одной прямолинейной режущей кромкой, то резание называют свободным. Резание криволинейной режущей кромкой
или двумя и более режущими кромками одного режущего лезвия называют несвободным.

Действительный задний угол а измеряют в рабочей плоскости (рис. 1.10, б) как угол между задней поверхностью и направлением вектора скорости движе­ния резания. Это позволяет оценить влияние направления действительного движения резания на величину заднего угла, например, при точении, торцовом точении и отрезке, сверлении и др. (рис. 1.11, б).

Угол Г), на величину которого в результате сложения движений скорости и подачи уменьшается задний угол, может быть вычислен по формуле

(1.7)

Таким образом, задний угол уменьшается при приближении рассматри­ваемой точки к оси вращения (при уменьшении диаметра обработки)

* S

а = а0 — arctg— •

В плоскости резания измеряют угол наклона режущей кромки X (рис. 1.10, г) — между режущей кромкой и основной плоскостью. Положитель­ным считается угол X, если вершина резца — самая низкая точка режущей кромки.

При фрезеровании (рис. 1.12) угол X наклона режущей кромки является уг­лом наклона винтового зуба. Соответственно для прямозубой фрезы угол X равен нулю.

При косоугольном резании действительная основная плоскость перпенди­кулярна нормали к режущей кромке в плоскости резания.

Действительный передний угол уд измеряют в плоскости стружкообразова­ния (рис. 1.10, в и 1.13) как угол между основной плоскостью и направлением вектора скорости Vi схода стружки.

Направление схода стружки в плоскости стружкообразования зависит от многих факторов и может существенно изменяться при изменении условий резания. Увеличение действительного переднего угла у0 может быть вызвано возникновением на режущем лезвии наростов или застойных зон.

На рис. 1.13 представлены четыре различные схемы стружкообразования. В пределах каждой из этих схем действительный передний угол схода стружки зависит от различных факторов, характеризующих условия резания.

Первая схема характерна для резания материалов, не склонных к образо­ванию наростов в обычных условиях (например при резании титановых спла­вов), а также при резании с весьма малыми скоростями с применением смазы­вающих жидкостей, снижающих застойные явления на поверхности контакта стружки с инструментом.

Во второй схеме направление схода стружки в плоскости стружкообразова­ния определяется формой нароста, образующегося на передней поверхности инструмента. Эта схема характерна для резания многих обрабатываемых ма­териалов (сталей, алюминиевых сплавов и др.) в некотором диапазоне измене­
ния температуры резания. В частности, при резании сталей нарост образуется при температуре не более 600 °С. В этом случае действительный передний угол схода стружки зависит от факторов, влияющих на температуру передней поверхности инструмента. Увеличение действительного переднего угла схода стружки, вызванное возникновением нароста, облегчает снятие стружки. При этом уменьшаются силы резания, деформации стружки, температуры. В неко­торых случаях без образования нароста стружкообразование затруднено или даже невозможно. Например, при фрезеровании узкими отрезными фрезами именно вследствие возникновения нароста создаются отличные от нуля дейст­вительные задние углы. Подача в зону резания смазочно-охлаждающей жид­кости, предотвращающей наростообразование, в данном случае приводит к уменьшению задних углов и, как следствие, к заклиниванию отрезной фрезы и к ее поломке.

Благодаря наросту возможно срезание очень тонких стружек, толщина ко­торых значительно меньше радиуса округления режущей кромки. Это важно

для развертывания, протягивания, а также для абразивной обработки.

Негативная роль нароста проявляется в его влиянии на шероховатость обработанной поверхности.

Третья и четвертая схемы характерны для резания с более высокими тем­пературами, при которых нарост вырождается в застойную область пластиче­ских деформаций.

Форма застойной зоны для инструмента с плоской передней поверхностью близка к треугольной. Высота застойной зоны может быть существенно увели­чена при наличии фасок на передней поверхности инструмента. При этом дей­ствительный угол схода стружки зависит не только от температуры, но и от соотношения между шириной фаски и толщиной срезаемого слоя.