Резание материалов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 
 
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО 
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 А.А.Рыжкин, К.Г.Шучев, М.М.Климов, 
А.Г.Схиртладзе, М.М. Алиев 
 
РЕЗАНИЕ МАТЕРИАЛОВ. ЛАБОРАТОРНЫЙ 
ПРАКТИКУМ 
 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ростов-на-Дону 2008 

УДК 621.9.01 
ББК 34.61-1 
Р93 
 
Рецензент д-р техн. наук, проф. А.Н. Исаев (РГАСХМ, г. Ростов-на-Дону) 
 
Р33     Рыжкин А.А., Схиртладзе А.Г., Алиев М.М. Резание 
материалов: Лаб. практикум:  учеб. пособие /А.А. Рыжкин, А.Г 
Схиртладзе, М.М. Алиев.- Ростов н/Д:  
Издательский центр 
ДГТУ, 2008. -  176 с. 
 
 
Пособие 
содержит 
методические 
разработки 
по 
выполнению лабораторных работ. Рассмотрены конструктивные и 
геометрические параметры режущей части различных типов 
формообразующих инструментов, тепловые процессы и элементы 
стружкообразования. Приведена методика экспериментальных 
исследований усилий износа и стойкости режущих инструментов, 
выбора 
оптимального 
режима 
резания, 
оценки 
качества 
поверхности обрабатываемых деталей. 
 
Предназначено для студентов машиностроительных вузов 
специальностей 151001, 151002, 151003, 150206 и может быть 
использовано учащимися образовательных учреждений среднего 
специального образования. 
УДК 621.9.01 
Р93 
 
Печатается по решению редакционно-издательского совета 
Донского государственного технического университета 
 
 
Научный редактор:  
д-р техн. наук,  проф. А.А. Рыжкин 

                        © Рыжкин А.А., Схиртладзе А.Г., Алиев М.М., 2011 
                                                © Издательский центр ДГТУ, 2011 

Оглавление

Введение
3

Инструкция по технике безопасности при выполнении 
лабораторных работ
5

Лабораторная работа № 1. 
Геометрия режущей части токарных резцов
6

Лабораторная работа № 2. 
Геометрия режущей части спиральных сверл
25

Лабораторная работа № 3. 
Геометрия рабочей части фрез
42

Лабораторная работа № 4. 
Изучение деформации срезаемого слоя
52

Лабораторная работа № 5. 
Температура при резании металлов
63

Лабораторная работа № 6. 
Определение зависимости между скоростью резания и 
стойкостью инструмента при точении методом 
торцовой обточки

81

Лабораторная работа № 7. 
Измерение сил резания при обработке отверстий
89

Лабораторная работа № 8. 
Исследование износа резцов и определение 
оптимальных режимов резания для одноинструментной 
обработки 

97

Лабораторная работа № 9. 
Исследование  усилий резания при точении 
107

Лабораторная работа № 10.
Исследование влияния условий резания на качество 
обработанной поверхности при точении 

138

ВВЕДЕНИЕ 
 
Общие 
методические 
рекомендации 
к 
лабораторным работам. 
 
Настоящие методические указания к лабораторным работам по 
дисциплине «Резания материалов» составлены для студентов 
высших учебных заведений, обучающихся по специальностям 
151001 
Технология 
машиностроения, 
151002 
Металлообрабатывающие 
станки 
и 
комплексы, 
151003 
Инструментальные системы машиностроительных производств, 
150206 Машины и технология высокоэффективных процессов 
обработки 
(направления 
подготовки 
дипломированных 
специалистов – «Конструкторско-технологическое обеспечение 
машиностроительных производств»); а также подготовки бакалавров 
и магистров по направлению «Технология, оборудование и 
автоматизация машиностроительных производств». 
Главной целью выполнения лабораторных работ является 
экспериментальное 
подтверждение 
теоретических 
положений, 
изложенных в лекциях, изучение основ методики проведения 
экспериментальных исследований, получение опытных данных, 
графоаналитическая их обработка, анализ полученных результатов и 
их применение для решения практических задач. Кроме того, при 
проведении 
лабораторных 
работ 
изучаются 
оборудование, 
инструмент 
и 
измерительные 
приборы, 
применяемые 
для 
исследования процессов резания. 
Комплекс лабораторных работ включает важнейшие разделы 
курса. 
Выполнение 
их 
даст 
студентам 
возможность 
экспериментально изучить основные закономерности процесса 
резания металлов, а также получить практические навыки в 
проведении научных исследований. 
В первой группе лабораторных работ даны сведения о типовых 
режущих инструментах (резцах, сверлах, фрезах), их геометрических 
и конструктивных элементов. Во второй группе рассматриваются 
основные 
вопросы, 
связанные 
с 
исследованием 
физических 
процессов в зоне резания (деформация срезаемого слоя, температура 
в зоне резания, силы резания), в третьей – вопросы, определяющие 
оптимальные условия процесса резания (анализ характера износа 
резца, определение оптимальных режимов резания, методика 

определения зависимости между элементами режима резания и 
стойкостью инструмента). 
В методических указаниях определены цель, содержание, 
методика 
и 
порядок выполнения 
каждой 
работы, 
описаны 
необходимые приборы, даны указания к составлению отчета, 
контрольные вопросы для подготовки к выполнению и защите 
работы, а также список рекомендуемой литературы. 
 
 
Последовательность проведения лабораторной работы. 
 
1. Выдача студентам методических материалов и инструментов 
для выполнения работы – 5 мин. 
2. Проведения инструктажа по технике безопасности и пожарной 
безопасности при выполнении лабораторных работ и заполнение 
контрольного листа инструктажа – 10 мин. 
3. Ознакомление студентов с инструментами по плакатам, 
планшетам и натурным образцам по теме лабораторной работы -25 
мин. 
4. 
Изучение 
студентами 
методических 
материалов 
по 
выполнению лабораторных работ – 20 мин. 
5. Выполнение лабораторной работы в соответствий с заданием 
выданным преподавателем -1,5-2 часа. 
6. Сдача лаборанту или преподавателю выданных для работы 
методических материалов, инструментов и уборка рабочего места – 
10 мин. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ИНСТРУКЦИЯ 
по технике безопасности при выполнении лабораторных работ по 
резанию материалов 
 
1. Перед началом цикла лабораторных занятий преподавателем 
производится подробный инструктаж по технике безопасности и 
соблюдении правил пожарной безопасности при выполнении 
лабораторных 
работ 
в 
специализированной 
лаборатории, 
и 
заполняется контрольный лист инструктажа. 
2. Присутствующие на занятиях студенты распределяются на 
подгруппы по 2- 4 человек, выполняющих не связанные между 
собой, работы. 
3. 
При 
выполнении 
лабораторных 
работ, 
связанных 
с 
использованием 
металлорежущего 
оборудования 
(токарном, 
строгальном, 
сверлильном 
станках), 
перед 
началом 
экспериментальной 
части 
производится 
дополнительный 
инструктаж на каждом рабочем месте. 
4. 
Студентам 
запрещается 
самостоятельно 
включать 
оборудование 
до 
получения 
разрешения 
преподавателя 
или 
лаборанта. 
5. Запрещается находиться в непосредственной близости от 
вращающихся частей металлорежущих станков. 
6. Работать на металлорежущем оборудовании без очков 
запрещается. 
7. Во время проведения экспериментов хождение по лаборатории 
категорически запрещено. 
 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 
ГЕОМЕТРИЯ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ 
1. Цель работы  
изучение основных типов токарных резцов и их геометрических 
параметров. 
2.  Содержание работы 
2.1. Ознакомление с основными типами токарных резцов и их 
классификацией  
2.2. Определение угловых и конструктивных элементов 2-3 типов 
резцов. 
2.3. Выполнение эскиза резца. 
 
Методика и порядок выполнения работы 
 
3.1 Общие положения  
 
Резец является наиболее распространенным инструментом, его 
применяют на токарных, револьверных, карусельных, расточных, 
строгальных 
и 
долбежных 
станках, 
токарных 
автоматах 
и 
полуавтоматах и на специальных станках. В зависимости от вида 
станка и рода выполняемой работы применяют резцы различных 
типов, отличающихся по назначению, форме, конструкции и 
размерами. 
Классификация 
резцов. 
Резцы 
различают 
по 
следующим 
признакам. 
1. По виду обработки. Проходные (прямые и отогнутые) – для 
обработки наружных цилиндрических поверхностей. Отогнутые 
резцы позволяют вести обработку не только цилиндрических, но и 
торцовых поверхностей с поперечной подачей. Проходные упорные 
резцы имеют угол в плане =900 , их применяют при обтачивании 
ступенчатых валиков и при обработке нежестких деталей. 
Подрезные (упорные и торцевые), предназначены для обработки 
торцовых поверхностей, перпендикулярных оси вращения детали, 
эти резцы работают с поперечной подачей. Расточные для обработки 
глухих и сквозных отверстий. Отрезные – для отрезки заготовок или 
обработанных из прутка деталей. Резьбонарезные – для нарезания 
резьбы. Резцы для контурного точения – обеспечивают возможность 
обработки тел вращения с фасонной образующей на станках с 
копировальными устройствами и станках с ЧПУ. Фасонные резцы – 
для 
обработки 
деталей 
сложного 
профиля 
на 
токарных, 

револьверных станках, автоматах и полуавтоматах. Специальные 
резцы. 
2. По характеру обработки: черновые, чистовые, для тонкого 
точения. 
3. 
По 
установке 
относительно 
детали: 
радиальные 
и 
тангенциальные. 
4. По направлению подачи: правые, левые, нейтральные. 
5. По конструкции головки: прямые, отогнутые, изогнутые, 
оттянутые. 
6. По сечению корпуса: прямоугольные, квадратные, круглые. 
7. По конструкции: цельные, составные, сборные. 
8. По материалу рабочей части: из быстрорежущих сталей, из 
твердого сплава, из керамических материалов, из алмаза, из 
сверхтвердых синтетических материалов. 
В качестве материала для державок резцов используются 
конструкционные стали марок 45, 50 (ГОСТ 1051-73 или ГОСТ 
1050-88), стали 40Х, 45Х (ГОСТ4543-71) или инструментальные 
стали У8, У10. 
Основные типы токарных резцов показаны на рис. 1. 
 
Конструктивные элементы резца. Резец (рис. 2) состоит из 
рабочей (лезвия) А и крепежной части В, служащей для закрепления 
резца на станке. 
Крепежная часть имеет квадратную или прямоугольную форму 
поперечного сечения и служит для закрепления резца. 
Рабочая часть осуществляет резание и состоит (ГОСТ 25762—83) 
из ряда элементов (рис. 2). Передняя поверхность А — поверхность 
лезвия, контактирующая в процессе резания со срезаемым слоем и 
стружкой. 
Задняя 
поверхность 
А 
— 
поверхность 
лезвия 
инструмента, контактирующая в процессе резания с поверхностями 
заготовки. 
Различают 
главную 
и 
вспомогательную 
задние 
поверхности. Главная задняя поверхность А — задняя поверхность 
лезвия инструмента, примыкающая к главной режущей кромке. 

Вспомогательная задняя поверхность 

/
A — задняя поверхность 
лезвия инструмента, примыкающая к вспомогательной режущей 
кромке. Режущая кромка К — кромка лезвия инструмента, 
образуемая пересечением передней и задней поверхностей лезвия. 
Часть режущей кромки, формирующая большую сторону сечения 
срезаемого слоя, называют главной режущей кромкой К. Часть 
режущей 
кромки, 
формирующая 
меньшую 
сторону 
сечения 
срезаемого слоя, называется вспомогательной режущей кромкой К'. 

Вершина лезвия — участок режущей кромки в месте пересечения 
двух задних поверхностей. У проходного токарного резца вершиной 
является 
участок 
лезвия 
в 
месте 
пересечения 
главной 
и 
вспомогательной режущих кромок. Вершина лезвия может быть 
острой, закругленной или в виде прямой линии. Форма лезвия резца 
определяется конфигурацией и расположением его поверхностей и 
режущих кромок. Форму лезвия, т. е. взаимное расположение 
передней и задних поверхностей и режущих кромок в пространстве, 
определяют углы резца. 
Для определения углов резца приняты четыре координатные 
плоскости. Основная плоскость Рv — координатная плоскость, 
проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки 
перпендикулярно 
направлению 
скорости 
главного 
или 
результирующего движения в этой точке. Плоскость резания Рп — 
координатная плоскость, касательная к режущей кромке в 
рассматриваемой точке и перпендикулярная к основной плоскости. 
Главная секущая плоскость Р — координатная плоскость, 
перпендикулярная 
линии 
пересечения 
основой 
плоскости 
и 
плоскости резания. Рабочая плоскость Рs — плоскость, в которой 
расположены направления скоростей главного движения резания и 
движения подачи. Нормальная секущая плоскость Рн — плоскость, 
перпендикулярная режущей кромке в рассматриваемой точке. 
Рассмотрим углы токарного резца прямоугольного сечения в 
статике (V = 0, Vs = 0). Тогда направление скорости главного 
движения резания принимается перпендикулярным конструкторской 
установочной базе резца (рис. 4). 
В главной секущей плоскости Р измеряют главные углы резца: 
передний угол  — угол между передней поверхностью лезвия и 
основной плоскостью; задний угол  — угол между задней 
поверхностью лезвия и плоскостью резания; вспомогательный 
задний 
угол 
1 
(нестандартное 
значение) 
– 
угол 
между 
вспомогательной задней гранью и плоскостью, проходящей через 
вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной 
плоскости (этот угол измеряется во вспомогательной секущей 
плоскости); 
 

Рис 1. Основные типы токарных резцов: а и б - проходной прямой 

правый и левый; в и г - проходной отогнутый правый и левый; д и е подрезной упорный правый и левый; ж и з - подрезной торцовый 
правый и левый; и - отрезные; к - резьбовой; л и м – расточные для 
сквозных и глухих отверстий.

а)             
б)

Рис. 2.  а) – конструктивные элементы токарного резца

б) – координатные плоскости

угол заострения  — угол между передней и задней 
поверхностями лезвия; угол резания  - угол между передней 
поверхностью лезвия и плоскостью резания. Между этими углами 
существует зависимость ++ = 90° , + =. При (+)<90° угол  
считают положительным, при (+)>90o — отрицательным, при 
+ = 90o, нулевым т.е.  = 00. 
В основной плоскости Рv измеряют углы в плане: главный угол в 
плане  — угол между плоскостью резания Рn и рабочей плоскостью 
Рs, вспомогательный угол в плане 1 — угол между проекцией 
вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и рабочей 
плоскостью; угол при вершине  — угол между проекциями главной 
и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость. 
+1+ = 180°. 
В плоскости резания измеряется угол наклона главной режущей 
кромки  - угол между режущей кромкой и основной плоскостью Pv. 
Угол наклона главной режущей кромки считается положительным, 
когда вершина резца является самой низкой точкой режущей кромки 
(рис. 3 а), отрицательным, когда вершина является самой высокой 
точкой режущей кромки (рис. 3 в), и равным нулю, когда режущая 
кромка параллельна основной плоскости Pv (рис. 3 б). 

а)                              б)                             в)

Рис. 3. Углы наклона главной режущей кромки
 
Углы режущей части резца, как и любого другого инструмента, 
оказывают большое влияние на процесс резания. Правильно 
назначив углы резца, можно значительно уменьшить интенсивность 
его изнашивания, силы и мощность резания. От углов зависят также 
качество 
обработанной 
поверхности 
и 
производительность 
обработки.