Таблица 1: Углы заточки сверл для разных материалов
| Материал заготовки | Угол при вершине (2φ), ° | Задний угол (α), ° | Передний угол (γ), ° | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Сталь конструкционная | 118-125 | 10-14 | 5-15 | Стандартная заточка |
| Сталь нержавеющая | 125-135 | 12-16 | 8-12 | Увеличенный угол при вершине |
| Сталь инструментальная | 130-140 | 10-12 | 0-5 | Для твердых сталей HRC>50 |
| Чугун серый | 118-125 | 8-12 | 0-8 | Малый передний угол |
| Алюминий и сплавы | 110-120 | 12-18 | 15-25 | Увеличенный передний угол |
| Медь и латунь | 120-130 | 10-15 | 5-15 | Средние значения углов |
| Бронза | 125-130 | 12-16 | 8-12 | Схожие с медью параметры |
| Титан и сплавы | 90-120 | 8-12 | 5-10 | Варьируется по составу сплава |
| Дерево твердых пород | 60-90 | 12-20 | 15-25 | Острые углы для чистого реза |
| Пластики термопласты | 80-110 | 15-25 | 15-30 | Предотвращение оплавления |
Таблица 2: Углы заточки токарных резцов
| Материал заготовки | Главный задний угол (α), ° | Главный передний угол (γ), ° | Угол резания (δ), ° | Тип обработки |
|---|---|---|---|---|
| Сталь HB<200 | 8-12 | 15-25 | 60-70 | Черновая/Чистовая |
| Сталь HB>200 | 6-10 | 10-15 | 70-80 | Черновая/Чистовая |
| Чугун HB<220 | 8-12 | 5-12 | 75-85 | Универсальная |
| Чугун HB>220 | 6-8 | 0-8 | 80-90 | Твердосплавные пластины |
| Алюминий | 10-15 | 20-30 | 55-65 | Высокоскоростная |
| Медь и латунь | 8-12 | 15-25 | 60-70 | Чистовая обработка |
| Нержавеющая сталь | 6-10 | 8-15 | 75-85 | С охлаждением |
| Жаропрочные сплавы | 5-8 | 0-10 | 80-90 | Твердосплавные резцы |
Таблица 3: Углы заточки концевых фрез
| Материал заготовки | Передний угол (γ), ° | Задний угол (α), ° | Угол наклона спирали (λ), ° | Особенности применения |
|---|---|---|---|---|
| Сталь углеродистая | 12-18 | 10-15 | 30-45 | Универсальное фрезерование |
| Сталь легированная | 8-15 | 8-12 | 25-40 | Средние режимы резания |
| Нержавеющая сталь | 5-12 | 8-12 | 35-45 | С применением СОЖ |
| Чугун | 0-8 | 6-10 | 15-30 | Без СОЖ, прерывистое резание |
| Алюминий | 15-25 | 12-18 | 40-60 | Высокие скорости, острые кромки |
| Медь | 12-20 | 10-15 | 35-50 | Чистовое фрезерование |
| Титан | 5-12 | 6-10 | 20-35 | Низкие скорости, жесткая система |
| Дерево | 15-25 | 15-25 | 10-30 | Высокие скорости, чистый рез |
| Пластики | 10-20 | 12-20 | 20-40 | Предотвращение оплавления |
Таблица 4: Рекомендуемые скорости резания (м/мин)
| Материал | Сверление HSS | Сверление ТС | Точение HSS | Точение ТС | Фрезерование HSS | Фрезерование ТС |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Сталь С45 | 15-25 | 80-150 | 25-40 | 150-300 | 30-50 | 200-400 |
| Нержавеющая сталь | 8-15 | 40-80 | 15-25 | 80-150 | 20-35 | 100-200 |
| Чугун СЧ20 | 12-20 | 60-120 | 20-35 | 120-250 | 25-45 | 150-300 |
| Алюминий АД31 | 40-80 | 200-400 | 100-200 | 500-1000 | 150-300 | 600-1200 |
| Медь М1 | 30-60 | 120-250 | 60-120 | 300-600 | 80-150 | 400-800 |
Содержание статьи
1. Введение в углы заточки режущего инструмента
Правильная заточка режущего инструмента является ключевым фактором эффективности металлообработки. Углы заточки определяют стойкость инструмента, качество обработанной поверхности и производительность процесса резания. Неправильно заточенный инструмент приводит к повышенному износу, перегреву, снижению точности обработки и увеличению себестоимости производства.
Современные стандарты, включая ГОСТ Р ИСО 513-2019 для твердых режущих материалов, ГОСТ 18868-73 для токарных резцов и международные стандарты ISO, устанавливают рекомендуемые значения углов заточки для различных условий обработки. Согласно ГОСТ 18868-73, углы заточки токарных резцов должны выбираться в зависимости от обрабатываемого материала и типа операции.
2. Основные принципы выбора углов заточки
Влияние углов на процесс резания
Каждый угол заточки выполняет определенную функцию в процессе резания. Передний угол (γ) влияет на легкость схода стружки и силу резания. Увеличение переднего угла снижает силу резания, но уменьшает прочность режущей кромки. Задний угол (α) обеспечивает зазор между инструментом и обработанной поверхностью, предотвращая трение и перегрев.
где α - задний угол, β - угол заострения, γ - передний угол
Классификация углов по назначению
Главные углы: передний угол (γ), главный задний угол (α), угол заострения (β), угол резания (δ). Вспомогательные углы: вспомогательный задний угол (α₁), углы в плане (φ и φ₁), угол наклона главной режущей кромки (λ).
3. Особенности заточки сверл
Стандартные типы заточки
Существует пять основных типов заточки сверл, каждый из которых предназначен для определенных условий работы. Нормальная заточка применяется для сверл диаметром до 12 мм при обработке стали и чугуна. Угол при вершине составляет 116-118° для большинства конструкционных сталей.
Современная классификация режущих материалов
Согласно ГОСТ Р ИСО 513-2019, режущие материалы классифицируются по группам применения: P (стали), M (нержавеющие стали), K (чугуны), N (цветные металлы), S (жаропрочные сплавы), H (закаленные материалы). Каждая группа требует специфических углов заточки и режимов обработки.
Влияние материала на углы заточки
Для нержавеющих сталей рекомендуется увеличить угол при вершине до 125-135° для уменьшения наклепа материала. При сверлении алюминиевых сплавов используют углы 110-120° с увеличенными передними углами для обеспечения свободного схода стружки.
Контроль качества заточки
Качество заточки сверл контролируется специальными шаблонами или измерительными приборами. Важно обеспечить равенство длин режущих кромок (погрешность не более 0,1 мм для сверл диаметром до 10 мм) и симметричность углов заточки.
4. Геометрия токарных резцов
Конструктивные особенности
Токарные резцы состоят из державки и рабочей части. Рабочая часть включает переднюю поверхность для схода стружки и заднюю поверхность, обращенную к обрабатываемой детали. Режущая кромка образуется пересечением передней и задней поверхностей.
Углы резцов для разных материалов
Для обработки конструкционных сталей с твердостью менее 200 НВ применяют передние углы 15-25° и задние углы 8-12°. При обработке закаленных сталей передний угол уменьшают до 0-10°, а иногда делают отрицательным для повышения прочности режущей кромки.
Заточка твердосплавных резцов
Твердосплавные пластины требуют специального подхода к заточке. Используются алмазные или эльборовые круги согласно требованиям ГОСТ Р ИСО 513-2019. Температура заточки не должна превышать 800°C во избежание появления трещин в твердом сплаве.
5. Углы заточки фрез
Типы концевых фрез
Концевые фрезы классифицируются по количеству зубьев, углу наклона спирали и типу режущей части. Двухзубые фрезы обеспечивают хорошее удаление стружки, но требуют жесткой системы СПИД. Четырехзубые фрезы позволяют достичь высокой производительности при чистовой обработке.
Углы для обработки различных материалов
При фрезеровании алюминиевых сплавов применяют острые углы заточки с передними углами 15-25° и большими углами наклона спирали (40-60°). Это обеспечивает качественную поверхность и предотвращает налипание материала.
Для нержавеющих сталей характерно применение меньших передних углов (5-12°) и специальных покрытий TiAlN, AlCrSiN для повышения стойкости инструмента. Современные покрытия, такие как TiAlCrN и алмазоподобные покрытия DLC, значительно увеличивают срок службы инструмента.
Заточка торцевых и боковых зубьев
Заточка торцевых зубьев выполняется при горизонтальном положении фрезы, боковых - при вертикальном. Важно обеспечить одинаковые углы заточки всех зубьев для исключения вибраций и неравномерного износа.
6. Влияние свойств материала на выбор углов
Механические свойства и обрабатываемость
Твердость материала - основной фактор при выборе углов заточки. Для материалов с твердостью более 45 HRC применяют отрицательные или малые положительные передние углы. Вязкость материала влияет на стружкообразование - вязкие материалы требуют больших передних углов.
Теплофизические свойства
Материалы с низкой теплопроводностью (нержавеющие стали, титановые сплавы) требуют особого подхода к выбору углов заточки. Необходимо обеспечить эффективный отвод тепла и предотвратить налипание материала на режущие кромки.
Особенности обработки цветных металлов
Алюминий и его сплавы характеризуются высокой пластичностью и склонностью к налипанию. Применяют острые углы заточки с полированными передними поверхностями. Медь и латунь требуют умеренных углов заточки и контроля за образованием длинной стружки.
7. Примеры расчетов и практические рекомендации
Расчет оптимальных углов заточки
Рассмотрим практический пример выбора углов заточки токарного резца для обработки стали 45 (σв = 600 МПа, НВ = 200). Рекомендуемые углы: передний угол γ = 15°, главный задний угол α = 8°, угол резания δ = 75°.
Угол заострения: β = 90° - γ - α = 90° - 15° - 8° = 67°
Угол резания: δ = α + β = 8° + 67° = 75°
Практические рекомендации по заточке
Последовательность заточки: сначала затачивают главную заднюю поверхность, затем вспомогательную заднюю поверхность, и в последнюю очередь - переднюю поверхность. Доводка выполняется мелкозернистыми кругами или алмазными пастами.
Контроль качества заточки
Качество заточки контролируется визуально (отсутствие сколов, трещин), с помощью шаблонов (соответствие углов) и пробными резами (качество поверхности, размер стружки). Критерии качественной заточки: острая режущая кромка без сколов, правильные углы заточки, отсутствие прижогов.
Типичные ошибки при заточке
Частые ошибки: неравномерность углов заточки, перегрев инструмента при заточке, несоблюдение последовательности операций, использование изношенных абразивных кругов. Эти ошибки приводят к снижению стойкости инструмента и ухудшению качества обработки.
