Угол заднего угла vs Угол предугла: как геометрия влияет на резание

Роль углов в геометрии резака

Резак имеет три поверхности вершинки: передняя, главная задняя, вспомогательная задняя. Их наклоны задаются углами в разных плоскостях. Стандарты (ISO, ASA, ORS) регламентируют измерение и представление в виде «сигнатуры резака». Два главных угла: задний угол (rake angle) — наклон передней поверхности, предугол (clearance angle) — наклон задней поверхности.

Определения

Задний угол (Rake Angle, γ)

Угол между передней поверхностью и опорной плоскостью (⟂ вектору скорости резания), измеряемый в заданной плоскости. Диапазон: +15° … –15°. Может быть положительным, нулевым, отрицательным. Критически влияет на: прочность вершинки, силы резания, потребляемую мощность, сдвиговую деформацию, толщину стружки, обрабатываемость.

Предугол (Clearance Angle, α)

Угол между задней поверхностью и вектором скорости резания (или плоскостью, ⟂ оси резака), измеряемый в заданной плоскости. Диапазон: +3° … +15°. Строго положительный (не может быть ≤0). Обеспечивает зазор между фланком и обрабатываемой поверхностью. Напрямую определяет качество и точность поверхности.

Сравнительная таблица

Детальный разбор

Назначение и измерение

Задний угол показывает ориентацию передней поверхности относительно опорной плоскости → направление оттекания стружки. Предугол показывает уклон задней поверхности от вектора скорости → зазор к поверхности. Оба измеряются в разных плоскостях (ортогональная, продольная, поперечная и др.), давая разные значения (ортогональный, продольный, поперечный задние углы и т.д.).

Диапазоны значений

• γ > 0 (положительный): передняя поверхность склонена по ходу резания → острая вершинка, малое усилие сдвига, низкие силы/мощность, хорошая обрабатываемость. Риск сколов вершинки.
• γ = 0: передняя поверхность совпадает с опорной плоскостью.
• γ < 0 (отрицательный): передняя поверхность склонена против хода резания → тупая/толстая вершинка, высокая прочность, большие силы/мощность, плохая обрабатываемость. Для твердых/каменистых материалов.
• α: всегда >0. Типично 3–15°. Меньше 3° — риск натирания. Больше 15° — ослабление вершинки.

Влияние на стружку, качество и механику резания

Задний угол: γ < 0 → больше сдвиговая деформация, толще стружка, выше CRC (коэффициент уплотнения стружки). CRC = h/h₀ > 1, чем меньше — тем лучше. γ > 0 → плавное течение, ниже CRC. На качество/точность γ влияет косвенно (через вибрации, температуру).

Предугол: не влияет на стружку/сдвиг. Низкий α → фланк натирает поверхность → резкий рост шероховатости, измеряемых размеров, температуры. Критичен для точности.

В механике резания (сдвиговая деформация, силы, момент, мощность, форма/цвет стружки) — ключевой параметр γ. α роль незначительная.

Насадка (BUE) и её влияние

При обработке вязких материалов с большим контактом стружка-резак частица материала прилипает к вершинке, растет, меняя геометрию. Эффективный задний угол становится сильно отрицательным → рост сдвиговой деформации, сил резания (нежелательно). Предугол остается неизменным — насадка на передней поверхности не задевает фланк.