Элементы режима резания

Влияние различных факторов на силы резания

а)
режимов
резания

При увеличении
глубины резания растет площадь сечения
срезаемого слоя, что вызывает возрастание
всех составляющих силы резания. Причем
глубина резания влияет сильнее, нежели
подача. Связь между P_z,
Р_у, P_xиt,sзаписывается в общем виде следующим
образом:

,
где x_p
> y_p

Изменение
скорости резания на составляющие силы
резания влияет так,
как оно влияет
на коэффициент усадки стружки. При
резании материалов, не склонных к
наростообразованию, силы резания
монотонно убывают с увеличением скорости;
резания (рис. 31.).

б)
геометрические
параметры

Рис. 31. Схема влияния
скорости резания на высоту нароста Н,
коэффициент усадки стружки К и силу Р.

Токарная операция, переход №1 «Подрезка торца».

При
расчёте режимов резания в качестве
материала режущей части инструмента
принимаем твёрдый сплав ВК8. Глубина
резания t = 1 мм. Подача S = 0,6 мм/об.

Скорость
резания:

,

где
Т – период стойкости инструмента
(принимаем Т=30мин), поправочные коэффициенты
С_v=215,
m=0,2, у=0,45, К_v
– поправочный коэффициент, учитывающий
скорость резания:

,

здесь
K_MV
– коэффициент, учитывающий обрабатываемый
материал K_MV=0,96,
K_UV
– коэффициент, учитывающий материал
инструмента K_UV=1,
K_NV
– коэффициент, учитывающий состояние
обрабатываемой поверхности K_NV=1

V=132,31м/мин.

Частота
вращения:

=601,9
об/мин. Принимаем n=600 об/мин.

Пересчёт
скорости резания в соответствии с
принятой частотой вращения:

V
= π*D*n/1000
=131,88 м/мин

Расчёт
сил резания:

P_z=2,5
кH, где Kp
= 0,94.

Расчёт
мощности резания:

N
= P_z*V/1000*60
=5,495 кВт.

Расчёт
основного времени обработки:

T
= (L/n*S)*i
= 0,103 мин.

где
L = 37 мм – путь резания, i=1
– количество проходов.

Токарная
операция, переход №2 «Точение канавки
D₂
=
68 мм на длине L₃
=
15 мм, шириной L₄
=
2 мм».

При
расчёте режимов резания в качестве
материала режущей части инструмента
принимаем твёрдый сплав ВК8. Глубина
резания t = 1 мм. Подача S = 0,6 мм/об.

Скорость
резания:

,

где
Т – период стойкости инструмента
(принимаем Т=30мин), поправочные коэффициенты
С_v=215,
m=0,2, у=0,45, К_v
– поправочный коэффициент, учитывающий
скорость резания:

,

здесь
K_MV
– коэффициент, учитывающий обрабатываемый
материал K_MV=0,96,
K_UV
– коэффициент, учитывающий материал
инструмента K_UV=1,
K_NV
– коэффициент, учитывающий состояние
обрабатываемой поверхности K_NV=1

V=128,24м/мин.

Частота
вращения:

=600,6
об/мин. Принимаем n=600 об/мин.

Пересчёт
скорости резания в соответствии с
принятой частотой вращения:

V
= π*D*n/1000
=128,1 м/мин

Расчёт
сил резания:

P_z=1,31
кH, где Kp
= 0,94.

Расчёт
мощности резания:

N
= P_z*V/1000*60
= 2,74 кВт.

Расчёт
основного времени обработки:

T
= L/n*S
= 0,003 мин.

где
L = 1 мм – путь резания.

Токарная
операция, переход №3 «Сверление отверстия
D₃=16
мм на проход».

При
расчёте режимов резания в качестве
материала режущей части инструмента
принимаем твёрдый сплав ВК8. Глубина
резания t = 8 мм. Подача S = 0,2 мм/об.

Скорость
резания:

,

где
Т – период стойкости инструмента
(принимаем Т=30мин), поправочные коэффициенты
С_v=3,5,
m=0,12, у=0,45, К_v
– поправочный коэффициент, учитывающий
скорость резания:

,

здесь
K_MV
– коэффициент, учитывающий обрабатываемый
материал K_MV=0,96,
K_UV
– коэффициент, учитывающий материал
инструмента K_UV=1,
K_LV
– коэффициент, учитывающий состояние
обрабатываемой поверхности K_LV=
0,85

V=19,21м/мин.

Частота
вращения:

=382,4
об/мин. Принимаем n=380 об/мин.

Пересчёт
скорости резания в соответствии с
принятой частотой вращения:

V
= π*D*n/1000
=19,1 м/мин

Расчёт
сил резания:

_о
= 10*C_p*Dq*Sy*K_p

P_о=7,64
кH, где Kp
= 1,03, C_p
= 143, q=2,
y=0,7.

Расчёт
крутящего момента:

Мкр
= 10*С_м*Dq*Sy*K_p
= 35,04 H*m

Расчёт
мощности резания:

N
= Мкр*n/9750
= 1,37 кВт.

Расчёт
основного времени обработки:

T
= L/n*S
= 0,65 мин.

где
L = 50 мм – путь резания.

Источники образования теплоты при резании Ме.Ур-е теплового баланса

При
резании Ме 3 ист-ка обр-я теплоты

1)
пластическая деф-я в зоне стружкообразования
Q_пл;

2)
трение на передней пов-ти инстр-та Q_тп;

3)
трение на задней пов-ти инстр-та Q_тз;

Образовавшаяся
Q
отводится в 4-х напр-ях

1)
в стружку Q_стр;
2) в инстр-т Q_и;
3) в деталь Q_дет;
4) в окр. среду Q_окр.ср.

Ур-е
теплового баланса Q=Q_пл+Q_тп+Q_тз+Q_стр+Q_и+Q_дет+Q_окр.ср.

Q–общее
кол-во теплоты, кот. обр-ся в процессе
резания

На
источники обр-я теплоты влияет ск-ть
резания и пластичность мат-ла детали.
При резании пластичных Ме с низкими
ск-ми резания (около 50 м/мин) Q_пл75%,
Q_тп+Q_тз25%,
т.е. в этом случае главный ист. обр.
теплоты – пластич. деф-я в зоне
стружкообразования.

При
высоких ск-х резания пластичн. Ме Q_пл=25%,
Q_тп+Q_тз=75%,
т.е. в этом случае главный ист. обр.
теплоты – трение на пов-х инстр-та.

При
обработке хрупких Ме осн. источник –
трение на задней пов-ти инстр-та, т.к. в
этом случае обр-ся стружка надлома, кот.
сост. из отдельных элементов и в рез-те
стружка оказ. небольшое давл. на передн.
пов-ть.

На
отвод тепла из зоны резания наиб. влияние
оказ. ск-ть резания. С
v
Q_стр,
% 
и при ск-ти 500 м/мин в стр-ку отводится
100% теплоты.

Жаропрочные
сплавы на Ni
обрабат-ся при ск-ти резания 20-30 м/мин.
В этом случае в деталь отводиться большое
кол-во теплоты и деталь нагревается.
При обработке стали v=200-500
м/мин. В деталь отводится небольшое
кол-во теплоты и деталь холодная.

Какой режущий инструмент использовать

Изготовление деталей на подобных станках осуществляется при помощи специальных токарных резцов. Они должны обеспечивать следующее:

Виды и назначения токарных резцов

• качественную обработку деталей с получением нужной формы и размеров;
• достижение высокого качества обрабатываемой поверхности;
• высокую производительность при минимальных энергетических затратах;
• технологичность в изготовлении;
• ремонтоспособность;
• минимальный расход дорогих материалов для их изготовления.

Токарные резцы классифицируют по разным параметрам. По виду производимых работ они могут быть отрезными, проходными, фасонными, подрезными и т. д. Резцы изготовляются из различных материалов – алмазов, вольфрама, титан-вольфрама и других. В зависимости от конструктивного исполнения данные инструменты бывают цельными, сборными и комбинированными.

Выбор конкретного типа инструмента осуществляется с учетом режимов проводимых рабочих операций, твердости заготовки, геометрических параметров режущей части и других характеристик.

Обрабатываемый материал

Увеличение прочности, твердости обрабатываемого материала приводит к увеличению сил резания, так как при этом возрастают напряжения на основной плоскости сдвига.

Рис. 32. Влияние переднего угла на силы Р_z, Р_y, Р_x при точении (сталь 40,  = 60, t = 4 мм, s = 0,285 мм/об, V = 40 м/мин)

Рис. 32. Горизонтальные составляющие силы резания при точении и их равнодействующая.

Рис. 33. Влияние главного угла в плане на силы Р_у, Р_х при точении (сталь 45, t = 3 мм, s = 0,6 мм/об.)

Рис. 34. Влияние радиуса закругления переходного режущего лезвия на составляющие силы резания.

Износ контактных поверхностей

По мере изнашивания резца изменяется форма передней поверхности и острота главного лезвия.

При изнашивании резца только по задней поверхности силы P_z, Р_у и Р_х с увеличением износа растут, причем более интенсивно растут силы Р_у и P_x.

При одновременном изнашивании передней и задней поверхностей в начальный момент силы P_z, Р_у и Р_х остаются постоянными, так как износ главного лезвия компенсируется увеличением переднего угла за счет лунки на передней поверхности. При дальнейшем изнашивании силы P_z, Р_у и Р_х увеличиваются.

Формула для расчета силы резания

В общем виде сила резания, например сила Р_z рассчитывается по формуле

где К_р – обобщенный поправочный коэффициент

Эта зависимость получается эмпирическим путем.

Постоянная C_Pz учитывает влияние на силу постоянных условий резания для которых поправочные коэффициенты равны 1. Данные для расчета силы резания и коэффициента приводятся в справочниках.

6.2. Выбор скорости резания.

Исходными
данными для определения скорости резания
V_cявляются:

-марка
обрабатываемого материала;

-марка
твердого сплава;

-величина
подачи S,
мм/об.

Необходимо также
задаться требуемым периодом стойкости
инструмента.

Выбор
скорости резания начинается с определения
ее начального значения V_cо.
Затем определяется действительная
скорость резания V_cс учетом
требуемой стойкости инструмента и
твердости обрабатываемого материала.

Значение
начальной скорости резания принимаются
из таблиц, например, при обработки
материалов группы Р по табл.6.1. Значения
скоростей резания, приведенные в таблице,
рассчитаны на базовый период стойкости
режущей кромки в 15 мин.

Действительная
скорость резания
определяется
по формуле:

,

где

поправочный коэффициент, зависящий от
реальной твердости обрабатываемого
материала,

поправочный
коэффициент для периодов стойкости,
отличных от 15 мин.

Значение поправочного коэффициента
определяется потаблице
6.2.

Таблица 6.2

Значение поправочного
коэффициента

для
периодов стойкости, отличных от 15мин.

Стойкость, мин	10	15	20	25	30	45	60
Коэффициент коррекции kt	1,10	1,0	0,95	0,90	0,87	0,80	0,75

Режимы
резания определенные таким образом
носят лишь рекомендательный характер
и могут быть использованы при проектных
расчетах. Окончательные значения
скорости резания и подачи уточняются
на стадии отработки технологической
операции в производственных условиях.

Таблица 6.1.

Значения
скоростей резания при обработке
материалов группы Р

ISO	СМС	ТвердостьHB	Марка твердого сплава
СТ15	СТ25	СТ35	СU45	РТ10
S=0,1 мм/об	S=0,4 мм/об	S=0,8 мм/об	S=0,1 мм/об	S=0,4 мм/об	S=0,8 мм/об	S=0,1 мм/об	S=0,5 мм/об	S=1,0 мм/об	S=0,1 мм/об	S=0,5 мм/об	S=1,0 мм/об	S=0,1 мм/об	S=0,3 мм/об	S=0,5 мм/об
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Р	01.1	125	430	315	230	400	270	185	300	210	150	160	120	100	370	260	210
01.2	150	400	290	210	370	255	175	270	190	140	150	110	90	350	240	190
01.3	170	135	95								130	85	80	300	210	170
02.1	180	350	245	175	300	200	150	190	125	90	140	100	80	240	160	130
02.12	180	330	230	170	270	190	140	140	100	90	120	90	70	220	140	110
02.2	275	240	180	115	200	145	140	125	90	80	95	70	60	160	110	90
03.11	200	330	230	150	260	175	125	130	90	70	120	90	70	210	140
03.21	350	150	100		110	80	60	75	50	40	60	40	30	100	70
06.1	180	240	160	130	215	150	115	120	95	65	90	70	60	190	135	105
06.2	200	210	145	110	180	145	110	110	80	55	80	60	50	160	105	70
06.3	225	175	120	85	160	110	75	85	75	50	70	55	40	140	100	65
06.33	250	75	35	25				60	30	20

Значение
поправочного коэффициента
определяется по табл.6.3.

Таблица 6.3.

Значение поправочного
коэффициента,

зависящего
от реальной твердости обрабатываемого
материала.

Группа по СМС коду	Твердость по Бринеллю (НВ)
Уменьшение твердости Увеличение твердости
-80	-60	-40	-20	+20	+40	+60	+80
01	—	—	—	1,07	1,0	0,95	0,90	—	—
02	1,26	1,18	1,12	1,05	1,0	0,94	0,91	0,86	0,83
03	—	—	1,21	1,10	1,0	0,91	0,84	0,79	—
05	—	—	1,21	1,10	1,0	0,91	0,85	0,79	0,75
06	—	—	1,31	1,13	1,0	0,87	0,80	0,73	—
07	—	1,14	1,08	1,03	1,0	0,96	0,92	—	—
08	—	—	1,25	1,10	1,0	0,92	0,86	0,80	—
09	—	—	1,07	1,13	1,0	0,97	0,95	0,93	0,91
20	1,26	—	1,11	—	1,0	—	0,90	—	0,82
Группа по СМС коду	Твердость по Роквеллу (HRC)
Уменьшение твердости Увеличение твердости
		-6	-3	+3	+6	+9
04			1,10	1,02	1,0	0,96	0,93	0,90

О
правильности выбора марки твердого
сплава и режимов резания можно судить
по износу контактных поверхностей СМП
и повреждениям режущих кромок, характерные
виды которых приведены на рис. 6.1.

а	б
в	г
д	е
Рис.6.1. Виды износа режущей пластины: а  износ задней поверхности; б  износ передней поверхности; в  пластические деформации; г  термические трещины; д  выкрашивание; е  поломка пластины

В
таблице 6.4. приведены рекомендации,
позволяющие управлять изнашиванием
контактных поверхностей в процессе
резания.

Таблица
6.4.

Рекомендации по
управлению износом СМП при точении

Характер износа и повреждения	Способ устранения
Преимущественный износ задней поверхности (рис.6.1.а)	Уменьшить подачу при одновременном увеличении скорости резания. Выбрать более износостойкую марку твердого сплава.
Преимущественный износ передней поверхности (рис.6.1.б)	Уменьшить скорость резания при одновременном увеличении подачи. Выбрать более износостойкую марку твердого сплава.
Пластическая деформация режущего клина (рис.6.1.в)	Выбрать более износостойкую марку твердого сплава. Снизить режимы резания
Образование термических трещин (рис.6.1.г)	Выбрать более прочную марку твердого сплава. Снизить термоциклическую нагрузку.
Выкрашивание режущей кромки (рис.6.1.д)	Выбрать более прочную марку твердого сплава. Выбрать СМП с более прочным режущим клином
Поломка вершины СМП (рис.6.1.е)	Выбрать более прочную марку твердого сплава. Уменьшить глубину резания и подачи Выбрать СМП с более прочным режущим клином

7.1 Расчет режимов резания при точении.

1)При наружном
продольном точении:

t=,

где
Д-диаметр
поверхности до обработки, мм;

Д₁–диаметр
поверхности после обработки, мм.
Подставляя известные значения:

Д=178;

Д₁=170;

t=мм,

Так
как глубина резания t
не превышает 5 мм, то обработаем данную
деталь за один проход.

2)Найдем
значение подачи S,мм/об
по формуле:

S=,

где
r
– радиус округления вершины резца, мм;

R_z
– высота неровностей, мм;

r=1мм;

R_z=2010-3мм;

S=

мм/об;

Из паспортных
данных станка выбираем наименьшую
существующую подачу

S_ф
=0,4
мм /об

3)Расчетная
скорость резания при точении V_р,
м/мин, вычисляется по эмпирической
формуле:

где С_v=350– коэффициент,
зависящий от материала инструмента,
заготовки и условий обработки;

Т=60 ч –
расчетная стойкость инструмента;

X_v=0,15,
Y_v=0,35
– показатели степени влияния t
и S
на V_р;

S_ф=0,4
мм/об –фактическая подача К_v
– направленный коэффициент на измененные
условия, которые вычисляются по формуле:

Кv=К_MvК_nvК_UvК_vК_Фv
=4,1∙0,65∙1,0∙0,8∙1,0=1,1

Где
К_мv=4,1-коэффициент,
учитывающий влияние обрабатываемого
материала;

К_nv=0,8-качество
(состояние) заготовки;

К_Uv=0,65-материал
режущей части инструмента;

К_v=1,0-главный
угол в плане;

К_ф.=1,0-форма
передней грани инструмента;

Значения
коэффициентов и показателей степени
формулы найдем в литературе .

м/мин.

4)По расчетной
скорости резания подсчитаем частоту
вращения шпинделя, об/мин.

,

где
D
– диаметр обрабатываемой поверхности,
мм.

V_p
– скорость резания, м/мин;

Из
паспортных данных выбираем наименьшую
ближайшую величину частоты вращения
которая будет являться фактической n_ф
=1600 об/мин.

Откорректируем
скорость резанья, то есть подсчитаем
его фактическое значение

Найденные режимы
резанья могут быть приняты только в том
случае, если

развиваемый при
этом крутящий момент на шпинделе, будет
больше момента, создаваемого силами
резанья.

5)Определим
тангенциальную силу P_z,
создающую крутящий момент M_рез
по формуле:

P_z=C_pztxpzS_фypz
V_фnpzk_p

где
C_pz=2940
–коэффициент, зависящий от материала
и условий обработки;

X_pz=1,_,
Y_pz=0,75_,
n_pz=-0,15
–показатели степени влияния режимов
резания на силу P_z;

Поправочный
коэффициент на измененные условия,
подсчитываемый как произведение ряда
поправочных коэффициентов, вычисляется
по формуле:

K_p=K_MPK_pK_pK_upK_{p}

Числовые значения коэффициентов и
показателей степеней приведены в
литературе стр.13

Таким образом получаем :

K_p=0,7911,10,931=0,81;

По формуле вычисляем тангенциальную
силу:

Крутящий
момент М_рез,
потребный на резание подсчитывается
по формуле

где
P_z—
–тангенциальная
сила, Н;

D
–обрабатываемый диаметр, мм;

Нм,

Крутящий момент
на шпинделе подсчитывается по формуле:

где
–мощность
приводного электродвигателя, кВт;

Характеристика режимов резания

Необходимые технологические параметры, используемые при токарной обработке металлов, берут свое начало в теории резания. Основные ее положения применяются конструкторами при проектировании режущих инструментов, металлорежущих станков и приспособлений.

Требуемые режимы обработки точением можно получить двумя способами. В первом случае режимы назначаются, для чего используются табличные данные. Данные регистрировались на протяжении длительного времени на разных этапах обработки различным инструментом.

Читать также: Как сделать тиски своими руками из металла

Во втором случае режимы резания рассчитываются по эмпирическим формулам. Этот способ называется аналитическим методом. Считается, что аналитический метод дает более точные результаты в отличие от назначенных параметров.

На сегодняшний день разработчики программного обеспечения предлагают множество программ для расчета режимов обработки. Достаточно ввести в поля известные данные и программа самостоятельно выполнит расчеты и выдаст результат. Это значительно упрощает работу и снижает ее продолжительность.

Для изготовления детали с заданными размерами и необходимой чистотой поверхности необходим чертеж. На его основе разрабатывается технологический процесс обработки с подбором необходимого оборудования и инструмента.

Основные параметры

Одна из главных задач технологической подготовки производства при токарных работах — это определение рациональных режимов резания. При их расчете должны учитываться особенности обрабатываемого изделия и возможности станочного парка, а также наличие соответствующего инструмента, приспособлений и оснастки. Компоновка узлов и агрегатов токарного станка позволяет реализовать два определяющих вида движения, которые формируют заданную конфигурацию поверхностей детали: вращение заготовки (главное движение) и перемещение резца вглубь и вдоль поверхности детали (подача). Поэтому основными технологическими параметрами для токарного оборудования являются:

• глубина резания;
• подача и обороты шпинделя;
• скорость резания.

Существует взаимовлияние режимов резания и основных элементов производственной экономики. Среди них самые значимые — это:

• производительность оборудования;
• качественные показатели производства;
• стоимость выпускаемых изделий;
• износ оборудования;
• стойкость инструмента;
• безопасность труда.

Понятие о режимах резания

Точение на предельных режимах повышает производительность токарного оборудования. Однако такая работа станков не всегда возможна и целесообразна, т.к. существуют ограничения в виде предельной мощности главного привода, жесткости и прочности обрабатываемых изделий, а также технологических параметров инструмента и оснастки.

При неправильном расчете или подборе технологических параметров работа на высоких скоростях может вызвать повышенную вибрацию и разбалансировку отдельных механизмов токарного станка. Это приводит к понижению точности и повторяемости размеров изделий. Кроме этого повышается риск поломки инструмента и выхода из строя станка.

Глубина

Припуск — это толщина металла, удаляемого токарным резцом с заготовки до достижения ею чистового размера. При обточке и расточке он удаляется поэтапно за заданное число резов. Толщина металла, удаляемого за единичный проход резца, в механообработке носит название глубина резания и измеряется в миллиметрах. В технологических расчетах и таблицах этот параметр обозначают буквой t.

При операциях обточки она равна 1/2 разности диаметров перед и после обточки детали и вычисляется по формуле:

t = (D-d)/2,

где t – глубина резания; D — диаметр заготовки; d – заданный диаметр детали.

При операциях подрезки — это размер слоя металла, удаляемого с торца заготовки за единичный проход резца, а при проточке и отрезке — глубина канавки.

Глубина резания

В идеальном случае на удаление припуска требуется один проход резца. Но в реальности токарный процесс, как правило, включает в себя черновой и чистовой этап обработки (а для поверхностей с повышенной точностью – и получистовой). При хороших характеристиках и форме заготовки обе эти операции выполняются за два-три прохода.

Подача

Подача при токарной обработке — это длина пути при поперечном перемещении режущей кромки резца, совершаемом ей за единичный оборот шпинделя. Ее измеряют в мм/об, в технологической документации обозначают буквой S и подбирают по технологическим справочникам. Величина подачи зависит от мощности главного привода, значения t, габаритов и физических свойств обрабатываемой заготовки. При точении она рассчитывается по формуле:

S=(0,05…0,25) ×t,

При операции точения подача на токарном станке должна устанавливаться на максимально возможное число, но с учетом технологических параметров станка и применяемого инструмента. При операциях по черновому точению она зависит от мощности главного привода и устойчивости детали. А при чистовом точении основным критерием является заданный класс шероховатость поверхности.

Скорость

Скорость резания при токарной обработке — это суммарная траектория режущей кромки резца за единицу времени. Ее размерность — в м/мин, а в таблицах и расчетах ее обозначают буквой v и подбирают по технологической документации или рассчитывают по формулам. В последнем случае расчет происходит в следующей последовательности:

• вычисляется величина t;
• по справочнику выбирается значение S;
• определяется табличное значение vт;
• рассчитывается уточненное значение vут (умножением на корректирующие коэффициенты);
• с учетом скорости вращения шпинделя выбирается фактическое значение vф.

Скорость резания

Этот параметр является одной из основных характеристик производительности металлорежущего оборудования и напрямую влияет на эксплуатационные режимы работы токарного станка, износ инструмента и качество обрабатываемой поверхности.

Постоянство о температуре резания. Второй закон резания. Положение о постоянстве оптимальной температуре резания.

На
температуру резания оказывают влияние
следующие факторы:
• Обрабатываемый
материал (через прочность, пластичность
и теплопроводность);
• Инструментальный
материал (через теплопроводность);
•
Элементы режимов резания
– с ростом
V уменьшается пластическая деформация,
а следовательно, и количество тепла,
образующегося в результате деформации;
–
с увеличением t увеличивается работа
резания, а следовательно, и количество
тепла, но одновременно с этим увеличивается
активная длина режущей кромки инструмента,
что улучшает теплоотвод;
– с увеличением
S увеличивается количество тепла,
увеличивается ширина контакта с передней
поверхностью, что улучшает теплоотвод.
Следует
отметить, что S в большей мере влияет на
температуру, чем t. Это объясняется тем,
что с увеличением t теплоотвод лучше,
чем с увеличением S, отсюда

Обобщенная формула зависимости
температуры от режимов резания:

«
С точки зрения температурного режима
работать нужно на больших глубинах,
даже за счет снижения подачи»

Оптимальная
температура резания
– температура при которой наблюдается
наименьшая интенсивность износа
инструмента.
Оптимальным скоростям
резания (для заданного материала режущей
части инструмента при различных
комбинациях скорости резания и подачи,
глубины резания и геометрии инструмента)
соответствует постоянная температура
в зоне резания- оптимальная температура
резания.

Особенности растачивания сырых кулачков

Операторами станков растачивание сырых кулачков выполняется практически постоянно. Качественное выполнение такой обработки требует использования специального инструментария и приёмов резания. Чаще операторами станков применяется инструментарий, изготовленный из чистового сплава, позволяющего выполнять профильную обработку. Значение стойкости этого инструментария в случае выполнения операций точения с ударом искусственно повышается за счёт увеличения скорости резки.

В большинстве случаев диаметр кулачка имеет изменение в том месте, где в него упиралась заготовка. Способ, при котором оператором используется такой приём, позволяет избежать снятия фаски с поверхности заготовки, одновременно обеспечить точность расположения. Для достижения такого результата оператором, который заканчивает проход, выполняется смещение используемого инструмента по направлению оси Х+. Также в целях экономии времени, не желая составлять соответствующую программу (или вносить изменение в существующую), операторами выполняется не автоматизированная, а ручная подача. В таких случаях нестабильная подача часто выступает основной причиной значительного выкрашивания инструмента и снижения качества обработки.

Обеспечить качественное и правильное растачивание сырых кулачков позволит только написание соответствующей программы. В этом случае подача будет контролироваться автоматикой и оставаться стабильной на протяжении всей обработки.

Использование смазочно-охлаждающих жидкостей при выполнении такого вида работ не рекомендуется. От неравномерного нагрева, эффект которого наблюдается при прерывистом столкновении инструмента и контактного участка заготовки, появляются снижающие прочность детали термические трещины. При сухой обработке по растачиванию сырых кулачков рекомендуется применять инструменты, изготовленные из износостойких, но менее прочных, сплавов. Операторы, заботящиеся о качестве и результате работы, для отладки режимов и применения соответствующей программы используют несколько инструментов (инструментальных пластин), изготовленных из разных сплавов. Перейти к списку статей >>

Фрезерное дело

§ 4. Элементы режимов резания при фрезеровании

Скорость резания v — длина пути (в метрах), которую проходит за одну минуту наиболее удаленная от оси вращения точка главной режущей кромки.

За один оборот фрезы точка режущей кромки, расположенная на окружности фрезы диаметром D пройдет путь, равный длине окружности, т. е. πD.

Чтобы определить длину пути, пройденного этой точкой в минуту, надо умножить длину пути за один оборот на число оборотов фрезы в минуту, т. е. nDn мм/мин. Если скорость резания выражается в метрах в минуту, то формула для скорости резания при фрезеровании будет

Если необходимо определить число оборотов фрезы в минуту, то формула примет вид

При фрезеровании различают следующие виды подач (рис. 12): подачу на один зуб, подачу на один оборот и минутную подачу. По направлению различают продольйую, поперечную и вертикальную подачи.

Рис. 12. Виды подач

Подачей на зуб (S_z, мм/зуб) называется величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за время ее поворота на один зуб.

Подачей на один оборот фрезы (S_o, мм/об) называется величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за один оборот фрезы.

Подача на один оборот равняется подаче на зуб, умноженной на число зубьев фрезы:

S_o = S_z • Z.

Минутной подачей (S_м, мм/мин) называется величина относительного перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за одну минуту.

Минутная подача равна произведению подачи на один оборот фрезы на число оборотов фрезы в минуту:

S_м = S_o • n = S_z • z • n мм/мин.

Как видно на рис. 12, каждый зуб фрезы снимает одинаковую стружку в виде запятой. Стружка, снимаемая одним зубом, определяется двумя дугами контакта соседних зубьев. Расстояние между этими дугами, измеренное по радиусу фрезы, переменное. Оно определяет толщину среза. Из рис. 12 видно, что толщина среза изменяется от нуля до максимального значения.

На обрабатываемой заготовке при фрезеровании различают обрабатываемую поверхность, обработанную поверхность и поверхность резания (рис. 13).

Рис. 13. Поверхности при фрезеровании

Для всех видов фрезерования различают глубину резания и ширину фрезерования. Глубина фрезерования — расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями (см. рис. 13). Ширина фрезерования — ширина обработанной за один проход поверхности. Обычно глубину фрезерования принято обозначать буквой t, а ширину фрезерования — В. Это справедливо в том случае, когда указанные параметры рассматриваются как технологические. Параметр (глубина или ширина фрезерования), который оказывает влияние на длину контакта главных режущих кромок фрезы с обрабатываемой заготовкой, будем обозначать буквой В, второй, не влияющий на указанную длину, — буквой t. На рис. 14 видно, что параметром, влияющим на длину контакта главных режущих кромок с обрабатываемой заготовкой и обозначенным буквой В, будет ширина фрезерования при фрезеровании плоскости цилиндрической фрезой (рис. 14, а), паза или уступа дисковой фрезой (рис. 14, б и в), или глубина фрезерования при фрезеровании паза или уступа концевой фрезой (рис. 14, г и д) уступа торцовой фрезой (рис. 14, е), торцовой фрезой с угловым лезвием (рис. 14, ж), симметричное фрезерование торцовой фрезой (рис. 14, з) и несимметричное фрезерование торцовой фрезой (рис. 14, и).

Рис. 14. Глубина резания и ширина фрезерования

Поэтому в дальнейшем буквой В будем обозначать ширину фрезерования при обработке цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами или глубину фрезерования при обработке торцовыми и концевыми фрезами. Буквой t — глубину фрезерования при обработке цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами или ширину фрезерования при обработке торцовыми и концевыми фрезами.

Слой материала, который необходимо удалить при фрезеровании, называется припуском на обработку. Припуск можно удалить в зависимости от его величины за один или несколько проходов. Различают черновое и чистовое фрезерование. При черновом фрезеровании обработку производят с максимально допустимыми по условиям обработки глубинами резания и подачами на зуб. Чистовым фрезерованием получают детали с окончательными размерами и поверхностью высокого класса шероховатости.

3 Схема выбора режима резания – основные требования

Глубина операции определяется в наибольшей степени показателем припуска на обработку заготовки. Этот самый припуск всегда стараются убрать за один-единственный проход режущего инструмента (если речь идет о черновой процедуре). Если же осуществляется чистовая обработка, срезание припуска добиваются за несколько проходов. При этом каждый последующий проход должен иметь меньшую глубину, нежели предшествующий ему.

Величина подачи (расстояние кромки резца, которое он проходит за оборот детали) подбирается в зависимости от категории необходимой чистоты обработки. Подача может быть нескольких видов:

• минутная;
• на оборот режущего инструмента;
• на один зуб резца.

На фото — резцы для токарного станка

Максимальные величины подачи обычно назначают для чернового резания, минимальные – для чистового. Конкретный показатель определяется периодом стойкости резца, мощностью привода металлорежущего агрегата, прочностью и жесткостью обрабатываемой системы. В большинстве случаев расчет величины подачи вести нет необходимости, так как в паспорте каждого станка они четко указаны.

Под упомянутым выше периодом стойкости принято понимать время функционирования рабочего инструмента без остановок между последовательными переточками. Стандартный ряд такого периода включает величины от 15 до 120 минут с шагом в 15 минут. Скорость операции рассчитывается на базе всех указанных значений по специальным формулам, которые незначительно отличаются друг от друга в зависимости от варианта точения (фасонное, поперечное, продольное). Разрешается, как мы уже говорили, брать скорость и из таблиц.

Фото продольного точения

Добавим, что полученный режим резания обязательно требуется проверить по прочности:

• резцедержателя;
• устройства подач станка;
• мощности агрегата.

Общие сведения

Обработка
заготовки точением осуществляется при
сочетании двух движений: равномерного
вращательного движения детали — движения
резания (или главное движение) и
равномерного поступательного движения
резца вдоль или поперек оси детали —
движение подачи. К элементам режима
резания относятся: глубина резания t,
подача S,
скорость резания V.

Глубина
резания —
величина срезаемого слоя за один проход,
измеренная в направлении, перпендикулярном
обработанной поверхности, т.е.
перпендикулярном направлению подачи.

При
черновой обработке, как правило, глубину
резания назначают равной всему припуску,
т.е. припуск срезают за один проход

где
h
— припуск, мм;

D
— диаметр заготовки, мм;

d
— диаметр детали, мм.

При
чистовой обработке припуск зависит от
требований точности и шероховатости
обработанной поверхности.

Подача
— величина перемещения режущей кромки
инструмента относительно обработанной
поверхности в направлении подачи за
единицу времени (минутная подача S_м)
или за один оборот заготовки.

При
черновой обработке назначают максимально
возможную подачу исходя из жесткости
и прочности системы СПИД, прочности
пластинки, мощности привода станка.

При
чистовой обработке — в зависимости от
требуемой степени точности и шероховатости
обработанной поверхности.

Скорость
резания —
величина перемещения точки режущей
кромки инструмента относительно
поверхности резания в направлении
движения резания за единицу времени.
Скорость резания зависит от режущих
свойств инструмента и может быть
определена при точении по таблицам
нормативов
или по эмпирической формуле

где
С_v
— коэффициент, учитывающий условия
обработки;

m,
x,
y
— показатели степени;

T
— период стойкости инструмента;

t— глубина
резания, мм;

S
— подача, мм/об;

K_v— обобщенный
поправочный коэффициент, учитывающий
изменения условий обработки по отношению
к табличным

,

где
K_mv
— коэффициент, учитывающий влияние
материала заготовки;

K_nv
— коэффициент, учитывающий состояние
поверхности заготовки;

K_uv
— коэффициент, учитывающий материал
инструмента;

K_v
— коэффициент, учитывающий главный угол
в плане резца;

K_rv
— коэффициент, учитывающий радиус при
вершине резца — учитывается только для
резцов из быстрорежущей стали.

При
настройке станка необходимо установить
частоту вращения шпинделя, обеспечивающую
расчетную скорость резания.

,
об/мин (2.3)

Основное
технологическое (машинное) время
— время, в течение которого происходит
снятие стружки без непосредственного
участия рабочего

,
мин (2.4)

где
L
— путь инструмента в направлении рабочей
подачи, мм;

i
— количество проходов.

L
= l
+ y
+
, мм

где
l
— размер обрабатываемой поверхности в
направлении подачи;

y— величина
врезания,
мм;

—
величина перебега, мм,
= 12
мм.

y
= tctg
,

где
t
— глубина резания;

— главный
угол в плане резца.

Толщина срезаемого слоя

Как уже говорилось ранее, каждый из этапов обработки требует той или иной точности. Очень важными эти показатели являются именно при вычислении толщины срезаемого слоя. Режимы резания при токарной обработке гарантируют подбор самых оптимальных значений для вытачивания деталей. Если же ними пренебречь и не выполнить расчет, то можно сломать как режущий инструмент, так и саму деталь.

Итак, в первую очередь необходимо выбрать толщину срезаемого слоя. Когда резец проходит по металлу, он срезает определенную его часть. Толщина или глубина резания (t) – это расстояние, которое будет снимать резец за один проход

Важно учитывать, что для каждой последующей обработки необходимо выполнять расчет режима резания. Например, следует выполнить наружное точение детали D= 33,5 мм на диаметр D1=30,2 мм и внутренне растачивание отверстия d = 3,2 мм на d2 = 2 мм

Для каждой из операций расчет режимов резания при токарной обработке будет индивидуальным. Для того чтобы рассчитать глубину резания, необходимо из диаметра после обработки вычесть диаметр заготовки и разделить на два. На нашем примере получится:

t = (33,5 — 30,2) / 2 = 1,65 мм

Если диаметры имеют слишком большую разницу, например 40 мм, то, как правило, её необходимо разделить на 2, и полученное число будет количеством проходов, а глубина будет соответствовать двум миллиметрам. При черновом точении можно выбирать глубину резания от 1 до 3 мм, а при чистовом – от 0,5 до 1 мм. Если же выполняется подрезание торцевой поверхности, то толщина снимаемого материала и будет глубиной резания.