Режимы резания при фрезеровании

Выбор режима на практике

Расчет режимов резания при токарной обработке производится специалистами отдела главного технолога предприятия или технологического бюро цеха. Полученные результаты заносят в операционную карту, в которой приводится последовательность этапов, перечень инструмента и режимы изготовления требуемой детали на конкретном токарном станке. Заводские и цеховые технологи рассчитывают параметры технологического процесса и выбирают соответствующие инструмент и оснастку, используя конструкторские чертежи, эмпирические формулы и табличные показатели из технологических справочников. Но на практике реальные условия точения могут отличаться от нормативных по следующим причинам:

• снижение точности оборудования в результате износа;
• отклонения в геометрических размерах и физических характеристиках заготовки.
• несоответствие характеристик материала расчетным.

Элементы резания при токарной обработке

Поэтому для уточнения расчетных технологических режимов применяют метод пробных проходов: точение небольших участков поверхности с подбором режимов и последующим замером геометрии и качества поверхности. Главные недостатки такой отладки технологического процесса — это возрастание трудозатрат и сверхнормативное использование производственных ресурсов. Поэтому его используют только в особых случаях:

• единичное изготовление без операционной карты;
• определение точности работы токарного оборудования перед запуском партии;
• работа с неполноценными заготовками (брак и неточность размеров);
• обточка литейных и кованых заготовок, не прошедших предварительную обдирку;
• запуск в производство изделий из новых материалов.

При первом запуске в производство нового изделия, обрабатываемого на автоматизированном оборудовании, также производят пробное точение и подбирают вручную режимы резания. Токарный станок с ЧПУ выполняет все операции по программе, поэтому оператор не всегда может корректировать параметры его работы.

Кроме углеродистых сталей на токарном оборудовании обрабатывают такие металлы как легированная сталь, чугун, титан, сплавы алюминия, бронза и другие сплавы меди. Помимо этого, такую обработку используют для точения материалов с низкой температурой плавления и воспламенения, таких как пластики и дерево. При работе с пластмассами токарные станки чаще всего применяют при обработке деталей из фоторопласта, полистирола, полиуретана, оргстекла, текстолита, а также эпоксидных и карбомидовых композитов. Все перечисленные группы материалов имеют свои особенности расчета и практического применения режимов точения. Это хорошо видно на примере токарной обработки нержавейки — самого распространенного после углеродистой стали конструкционного материала.

Нержавеющая сталь характеризуется низкой теплопроводностью, вязкостью, коррозионной стойкостью, сохранением прочности и твердости при высоких температурах, а также неравномерным упрочнением. Кроме того, в состав некоторых сортов нержавеющей стали входят легирующие добавки повышенной твердости с абразивными характеристиками. Поэтому при работе с ней на практике применяют специальные режимы точения и методы охлаждения и смазки детали.

Токарная обработка

Для решения этой проблемы применяют резцы со стружколомом. Для отвода тепла и смазки обрабатываемой поверхности в рабочую зону подается специальная СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) на основе олеиновой кислоты. Это уменьшает нагрев заготовки и снижает износ резца. В последнее время все чаще применяют современные методы, которые также уменьшают износ инструмента: направление в рабочую зону ультразвуковых волн и подвод к металлу слаботочных импульсов.

Ширина и глубина

Данные параметры имеют важное значение для рационального выбора режима фрезерования. Глубина, как правило, устанавливается на максимально допустимое значение для уменьшения количества проходов

При повышенных требованиях к чистоте и точности обработки применяются черновой и чистовой проходы, соответственно, для съёма основной массы металла и калибровки поверхности. Количество черновых проходов может быть увеличено для повышения качества реза.

При выборе глубины также необходимо учесть припуск на обработку. Как правило, несколько проходов применяется при значении припуска более 5 мм. При последнем черновом проходе оставляют около 1 мм на чистовую обработку.

При подборе ширины необходимо учесть, что при одновременной обработке нескольких деталей учитывается общее значение. Выбирая данные значения необходимо учесть и состояние поверхности заготовки. При наличии следов литья, окалины или загрязнений необходимо увеличить глубину реза. В противном случае возможно скольжение зуба, дефекты поверхности, быстрый износ режущих кромок.

При выборе глубины реза существуют следующие типовые рекомендации:

• Чистовая обработка – до 1 мм.
• Черновая по чугуну и стали – от 5 до 7 мм.
• Черновая для разных марок стали – от 3 до 5 мм.

Приступаем к работе

Вот некоторые материалы, которые нам понадобятся:

• газеты или другая бумага;
• краска (перед тем как собирать домик, следует покрасить трубочки);
• линейка;
• ножницы;
• карандаш.

Делаем трубочки. Для этого возьмите газету и вырежьте полоски во всю длину листа. Ширина составляет около 5,5 сантиметров. Сворачиваем полоски не по ширине, а по длине.

Собираем домик

Форма домика будет прямоугольной, но очень похожей на квадрат. Рекомендуем взять именно такие размеры, где ширина от длины будет отличаться одним сантиметром. Мы взяли масштаб домика 8*9 сантиметров. Плетем дно домика.

Донышко создаем из сдвоенных стоек. Одна из стоек будет покороче, а другая подлиннее.

На следующем фото вы увидите, как должно получиться и сколько стоек использовать:

Теперь приподнимаем длинные стойки к верху, а короткие не трогаем. Не должно быть резкого сгиба. Трубочки должны как бы обнимать донышко. Переплетаем короткие трубочки веревочкой. Трех рядов точно хватит. Закройте стойку одну за другой, промазывая при этом клеем. Минут 15 пусть сохнет. Саму веревку делаем из 3 трубочек. Переплетите ряд и закройте. Уберите все концы, излишки и промажьте клеем. Зафиксируйте прищепкой.

Статья по теме: Костюм снегурочки своими руками — вязание крючком

После этого возьмите бумагу и нарисуйте примерную форму и размер входа. Форма арочки точно подойдет. Канцелярским ножом вырезаем вход. Трубочки, которые обрезали, приплющить и заклеить. Таким ходом склейте все имеющиеся трубочки. Переходим к отверстию, чтобы его доделать. Четыре трубочки плетем в косичку и приклеиваем к месту среза. Боковые веревочки продолжаем плести. 23 ряд у нас должен был быть завершен.

Переходите после этого к треугольничкам. Ясно описать то, как плести треугольники, нельзя, нужно просто заужать плетение. Как дойдете до восьмого ряда, то плетите по две стойки вместе. Переплетайте три ряда свободных в одну трубочку. Оставьте 1 трубку. Чуть позже мы ее подклеим и обрежем. Так проклеиваем и вторую сторонку.

Заканчиваем края

Загните стойки одну за вторую, вторую за третью. По такому принципу загните все стойки. Работайте только в одном направлении. Ту трубочку, которая осталась, загните и приклейте.

Домик практически готов. Осталось только украсить его. Можно приклеить цветочки и травку, можно бантики, бисер или сделать из ваты снежок и снеговичков. Проявите вашу фантазию!

Такой домик можно использовать и для себя, и когда приходят гости, и в качестве подарка.

Стали общего применения

Итак, первый материал, который рассматривается в данной статье – это стали общего применения. Какой режим резания использовать для такого материала? В первую очередь нужно определить твердость материала. Если твердость стали составляет менее 150 единиц Бриннеля, то необходимо выставлять скорость от 150 до 210 метров в минуту в зависимости от покрытия. 150, соответственно, при полном отсутствии покрытия, а 210 – при наличии наиболее эффективного покрытия TI-NAMITE-A. Что касается подачи на зуб, то здесь все зависит, как уже было сказано ранее, от диаметра инструмента. Если его диаметр менее трех миллиметров, то подача на зуб составит от 0,012 до 0,018 миллиметров, при росте диаметра до 5 мм, подача возрастает до 0,024 мм, если диаметр увеличивается до 9 мм, то и подача возрастает до 0.050 мм, при диаметре до 14 мм подача может повыситься до 0.080 мм, ну а при максимальном диаметре в 25 миллиметров подача на зуб составит 0.18 мм. Эти данные и позволяют вам выбрать правильный режим резания. Но не забывайте, что есть и более твердые виды стали общего применения. При твердости менее 190 единиц Бриннеля скорость должна быть от 120 до 165 метров в минуту, а при твердости менее 240 единиц Бриннеля – от 90 до 125 метров в минуту. Естественно, меняется подача на зуб. Она становится меньше и в первом случае может быть от 0.01 до 0.1 миллиметра на зуб, в то время как во втором случае – от 0.008 до 0.08 миллиметра на зуб

Естественно, это не единственный материал, который используется при фрезеровании, так что стоит обратить внимание и на другие металлы

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.

Скорость резания

Наиболее важным режимом при фрезеровании можно назвать скорость резания. Он определяет то, за какой период времени будет снят определенный слой материала с поверхности. На большинстве станков устанавливается постоянная скорость резания. При выборе подходящего показателя учитывается тип материала заготовки:

1. При работе с нержавейкой скорость резания 45-95 м/мин. За счет добавления в состав различных химических элементов твердость и другие показатели меняются, снижается степень обрабатываемости.
2. Бронза считается более мягким составом, поэтому подобный режим при фрезеровании может выбираться в диапазоне от 90-150 м/мин. Она применяется при изготовлении самых различных изделий.
3. Довольно большое распространение получила латунь. Она применяется при изготовлении запорных элементов и различных клапанов. Мягкость сплава позволяет повысить скорость резания до 130-320 м/мин. Латуни склонны к повышению пластичности при сильном нагреве.
4. Алюминиевые сплавы сегодня весьма распространены. При этом встречается несколько вариантов исполнения, которые обладают различными эксплуатационными характеристиками. Именно поэтому режим фрезерования варьирует в пределе от 200 до 420 м/мин. Стоит учитывать, что алюминий относится к сплавам с низкой температурой плавления. Именно поэтому при высокой скорости обработки есть вероятность существенного повышения показателя пластичности.

Встречается довольно большое количество таблиц, которые применяются для определения основных режимов работы. Формула для определения оборотов скорости резания выглядит следующим образом: n=1000 V/D, где учитывается рекомендуемая скорость резания и диаметр применяемой фрезы.  Подобная формула позволяет определить количество оборотов для всех видов обрабатываемых материалов.

Рассматриваемый режим фрезерования измеряется в метрах в минуту режущие части. Стоит учитывать, что специалисты не рекомендуют гонять шпиндель на максимальных оборотах, так как существенно повышается износ и есть вероятность повреждения инструмента. Поэтому полученный результат уменьшается примерно на 10-15%. С учетом этого параметра проводится выбор наиболее подходящего инструмента.

Скорость вращения инструмента определяет следующее:

Качество получаемой поверхности. Для финишной технологической операции выбирается наибольший параметр. За счет осевого вращения с большим количеством оборотов стружка получается слишком мелкой. Для черновой технологической операции, наоборот, выбираются низкие значения, фреза вращается с меньшей скоростью, и размер стружки увеличивается. За счет быстрого вращения достигается низкий показатель шероховатости поверхности. Современные установки и оснастка позволяют получить поверхность зеркального типа.
Производительность труда

При наладке производства уделяется внимание и тому, какова производительность применяемого оборудования. Примером можно назвать цех машиностроительного завода, где налаживается массовое производство

Существенное снижение показателя режимов обработки становится причиной уменьшения производительности. Наиболее оптимальный показатель существенно повышает эффективность труда.
Степень износа устанавливаемого инструмента. Не стоит забывать о том, что при трении режущей кромки об обрабатываемую поверхность происходит ее сильный износ. При сильном изнашивании происходит изменение показателей точности изделия, снижается эффективность труда. Как правило, износ связан с сильным нагревом поверхности. Именно поэтому на производственной линии с высокой производительностью применяется оборудование, способное подавать СОЖ в зону снятия материала.

При этом данный параметр выбирается с учетом других показателей, к примеру, глубины подачи. Поэтому технологическая карта составляется с одновременным выбором всех параметров.

Тяжёлое торцевое фрезерование

Что такое успешное тяжёлое торцевое фрезерование?

Тяжёлое торцевое фрезерование включает в себя черновую обработку поковок, горячего проката, отливок и сварных конструкций на больших портально-фрезерных станках, мощных фрезерных станках и обрабатывающих центрах. Обработка характеризуется снятием большого объёма материала, при этом имеют место высокие температуры и большие силы резания, что предъявляет особые требования к фрезерным пластинам:

• Большие нагрузки на главную режущую кромку при полной глубине резания
• Износ вершин абразивной окалиной, когда глубина резания приближается к нулю

Оптимальным выбор для тяжёлого фрезерования являются фрезы с главным углом в плане 60º. Такая конструкция обеспечивает:

• Хорошие возможности по глубине резания, относительно сбалансированные силы резания и эффект утончения стружки, позволяющий увеличить подачу
• Конструкция фрезы позволяет использовать пластины с большой параллельной фаской, что повышает качество обработанной поверхности

Выбор инструмента

​	​Торцевые фрезы для тяжёлой обработки
Главный угол в плане (κr), мм	​60°	​45°	90°​	Круглые пластины
​Max глубина резания (ap), мм	​13/18	​10	​15,7	​12,5
Диам. фрезы (Dc), мм	​160–500	​80–250	​40–200	​66–200
Материал	​	​	​	​

Фрезы для тяжёлой обработки с углом в плане 60°

• Предназначены для эффективной и удобной работы, позволяют сократить время простоев, обеспечивают надёжную и быструю смену пластин в станке
• Глубина резания до 18 мм позволяет снимать большой объём металла и обрабатывать неровные поверхности с грубой коркой
• Высокая производительность – подача от 0,4 до 0,7 мм на зуб
• Широкая параллельная фаска для обеспечения высокого качества поверхности при получистовой обработке
• Прочная вершина пластины обладает стойкостью к абразивному износу окалиной при небольшой глубине резания
• Прочность фрезы обеспечивает надёжность резания в очень сложных условиях

Фрезы для средней тяжёлой обработки с углом в плане 45–90°

• Торцевая фреза средней прочности, обеспечивающая самое ненагруженное резание
• Глубина резания до 6–8 мм в диапазоне подач от 0,2 до 0,6 мм
• Для тяжёлых условий обработки на крупных обрабатывающих центрах
• Можно использовать с пластинами Wiper для получения поверхности высокого качества
• Фреза первого выбора среднего тяжёлого торцевого фрезерования и фрезерования уступов

Фрезы большого диаметра с круглыми пластинами

• Фреза для тяжёлой обработки в средних условиях с прочными кромками, например для фрезерования по окалине и прерывистого фрезерования. Круглые пластины обеспечивают плавное резание
• При благоприятных условиях можно использовать восемь режущих кромок
• Максимальная глубина резания составляет 10 мм. Максимальная рекомендуемая толщина стружки широко варьируется до 0,55 мм на зуб, в зависимости от геометрии пластины и глубины резания

Особенности применения

При тяжёлом фрезеровании используются фрезы с крупными пластинами большого диаметра. Скорость резания выбирается обычная, но высокие значения a_p и f_z, в сочетании с большим a_e, делают резание очень производительным.

Вход в резание

Поскольку при тяжёлом фрезеровании условия обработки крайне трудные, то правильный выбор врезания часто является критически важным.

• По возможности программируйте траекторию инструмента так, чтобы врезание происходило по дуге
• Если это невозможно, то уменьшайте подачу до полного входа в резание

Размер и расположение фрезы

При тяжёлой обработке, где для фрезерования большой поверхности требуется выполнять несколько проходов, важно следовать приведённым ниже рекомендациям:

• Расположение фрезы и ширина фрезерования
• Выбор размера фрезы в зависимости от мощности станка
• Траектория инструмента, рекомендуется избегать неблагоприятных условий выхода кромок из резания

Учитывайте возможность сильного нагрева

При тяжёлом фрезеровании в сложных условиях имеют место высокие температуры. При использовании магнитных столов для закрепления детали вокруг фрезы зачастую скапливается большой объём стружки. В результате повышается вероятность прерывистой или частичной эвакуации стружки, а также повторного резания стружки, что негативно сказывается на стойкости инструмента. Во избежание этого очищайте рабочую зону от стружки. Предотвратите износ вершин пластин абразивной коркой и окалиной, увеличив глубину резания для перемещения точки контакта с поверхностью ближе к более прочной зоне режущей кромки пластины.

Примечание: При смене кромок пластин на фрезе надевайте перчатки, чтобы не обжечься от нагревшегося инструмента.

Основные принципы расчетов

Для того чтобы изготовить деталь с необходимыми размерами и классом точности, в первую очередь выполняют ее чертеж и расписывают маршрутную технологию

Кроме того, очень важно выбрать правильную заготовку (поковка, штамповка, прокат) и необходимый материал, из которого будет изготавливаться изделие. Выбор режущего инструмента – также довольно важная задача

Для каждой отдельной операции выбирается необходимый инструмент (резец, фреза, сверло, зенкер).

Помимо этого, для каждого пункта, написанного в маршрутной технологии, выполняется отдельный процесс, даже если он применяется к одной и той же рабочей поверхности. Например, нужно сделать отверстие D = 80 мм и нарезать внутреннюю метрическую резьбу с шагом Р = 2 мм. Для каждой из операций нужно отдельно подобрать такие значения, как глубина резания, скорость резания, число оборотов, а кроме того, подобрать режущий инструмент.

Левозаходные фрезы

1. Погружение: Фреза должна иметь возможность проникать торцом в материал (буровая функция).

2. Кромка реза: Как правило, канты прохода отличаются друг от друга. Контрсторона движения «красивее» чем сторона синхронности. Это особенно видно при использовании 1-заходной фрезы, а также при фрезеровании алюминия. Совет; Фрезеруйте внутренние контуры по часовой стрелке, внешние против часовой. Таким образом «плохая» сторона оказывается в стружке

3. Вывод стружки: Стружка должна отводиться быстро, чтобы полости фрез не заполнялись, и в результате фреза не ломалась. Чем глубже и с большей скоростью происходит фрезерование, тем труднее вывод стружки. Указания: Не фрезеруйте глубже чем на двойное или тройное количество диаметров фрезы. Более глубокие пазы проходите в несколько проходов. При фрезеровании полистирола и др. пластиков имеет смысл применять фрезы с отполированными канавками для лучшего вывода.

4. Теплоотдача / смазывание: Фреза не должна становиться слишком горячей: С одной стороны, инструмент со слишком высокой температурой теряет свои свойства, с другой стороны – еще более критической – пластмассовая и алюминиевая стружка может «залипать» в желобах, препятствуя выводу стружки и как следствие вести к поломке фрезы. При обработке металлов непременно нужно рекомендовать смазку. Указание: Со спиртом или специальными эмульсиями можно фрезеровать алюминий и цветные металлы, при обработке плексигласа можно использовать мыльную воду.

5. Опасность поломки: растет линейно с возрастающей подачей и с возрастающей глубиной погружения: Двойная подача значит двойной дробный риск, двойная глубина погружения значит уже восьмикратный дробный риск.

Правая нарезка выводит стружку на верх. Фреза правой нарезки содействует выводу стружки наверх, что хорошо для непрерывного вывода, имеет однако недостаток заключающийся в том, что фреза как штопор также двигает наверх основной материал (заготовку), «мохрит» при фрезеровке древесины или «зарывается» при обработке тонкого листового материала (например жести). Фреза с левой винтовой линией напротив нажимает на материал вниз и при фрезеровке волокнистых материалов, таких как древесина или картон, Вы достигаете более гладкого верхнего края (волокна не приподнимаются, а «вжимаются» в основной материал). Но здесь негативным фактором выступает затрудненность вывода стружки.

A. Правая нарезка (нормальная форма): Выводят стружку наверх. У фрезы есть тенденция «зарываться» и поднимать базовый материал. «эффект штопора».

B. Левая винтовая линия (особая форма): Выводит стружку вниз при обработке с торца, или используется при работе в уже отфрезерованой полости. Фреза нажимает на базовый материал (противоположность «эффекту штопора»). Не приспособлено для глубокого фрезерования.

Свойства нержавеющих сталей, осложняющие фрезерование

К характеристикам, затрудняющим обработку заготовок резанием, относятся:

Самоупрочнение при деформации, называемое «наклепом». При надавливании режущей кромки фрезы металл деформируется, в результате чего его твердость возрастает. Если требуется следующий проход, то инструменту понадобится срезать сильно упрочненный слой. Одна из причин, вызывающих эту проблему, – неправильно подобранный и изношенный инструмент.
Пониженная теплопроводность, затрудняющая отведение тепла из зоны резания. Заготовка и стружка поглощают малую часть тепла, а остальное передается инструменту, что уменьшает его эксплуатационный период из-за интенсивного износа.
Высокая твердость и прочность, обеспечиваемые легирующими элементами, – никелем, титаном и другими. Фреза при обработке такого материала испытывает гораздо большие нагрузки, по сравнению с процессом резания обычных углеродистых сталей. Поэтому инструмент быстро выходит из строя.
Налипание металла на кромку резца. Это приводит к нарушению ее геометрии и увеличению усилия резания.
Затрудненное дробление стружки и образование заусенцев на заготовке. Особенно эти проблемы актуальны в случаях неправильного подбора инструмента.

Вычисление скорости резания

Время точения металла (tосн, основное время) — самая затратная составляющая в суммарном времени изготовления единичного изделия. Поэтому от скорости выполнения этой технологической операции напрямую зависит экономическая эффективность использования токарного оборудования. Правильный расчет скорости резания при токарной обработке важен не только с точки зрения стоимостных показателей производственной операции. Ошибки в расчете и применении этого параметра может привести не только к браку детали, но и к повреждению токарного оборудования, оснастки и инструмента. Далее приводится последовательность расчета этого показателя для самой распространенной операции — обточки цилиндрической поверхности.

Основные факторы, влияющие на скорость резания

Скорость резания v имеет размерность м/мин и в общем виде вычисляется по формуле:

v = π×D×n/1000,

где D — диаметр заготовки в мм; n — скорость шпинделя в об/мин.

Но на токарном оборудовании невозможно количественно задать v в качестве параметра управления. При работе на токарных станках предусмотрена регулировка только оборотов шпинделя и подачи инструмента, которые зависит не только от значения v, но и от ряда других факторов: материала детали, мощности главного привода, вида точения и характеристик режущего инструмента. Поэтому при расчете режимов в первую очередь определяют расчетные обороты шпинделя:

n = 1000×v/π×D.

На основании полученного результата по таблицам справочной литературе выбирают соответствующее значение v, которое зависит глубины точения, подачи, материала, типа резца и вида операции.

Для расчета теоретической глубины резания t на основании чертежа определяют размерные характеристики детали и заготовки, а затем с учетом геометрических параметров инструмента вычисляют ее по формуле:

t = (D-d)/2,

где D — диаметр заготовки; d – конечный диаметр детали.

После вычисления величины t по справочникам определяют табличное значение подачи S в мм/об. В справочных таблицах учтены: вид материала (различные стали, бронза, чугун, титан, алюминиевые сплавы), тип точения (черновое, чистовое), параметры резца и геометрия его подхода к обрабатываемой поверхности. Затем по технологическим таблицам на основании полученных величин t и S определяют vτ — табличное значение скорости резания.

Далее vτ должна быть скорректирована в соответствии с реальными условиями точения, к которым относят: период стойкости и технические параметры резца, прочностные характеристики материала, физическое состояние обрабатываемых поверхностей, геометрия резания.

Корректировка vт осуществляется с помощью группы поправочных коэффициентов:

v_ут = v_т×К1×К2×К3×К4×К5,

где v_ут — уточненная скорость резания; K1 — коэффициент, зависящий от времени работы резца; K2, K4 — коэффициенты, зависящие от технических параметров резца; K3 — коэффициент, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности; K4 — коэффициент, зависящий от материала резца; K5 — коэффициент, зависящий от геометрии обработки.

После расчета vут вычисляют уточненную скорость вращения шпинделя nут по следующей формуле:

n_ут = 1000×vут/π×D.

Значение nут должно лежать в диапазоне паспортных скоростей главного привода станка, которые приведены в заводской документации токарного оборудования. Если полученная в результате расчетов nут не имеет точного соответствия в таблицах станка, то необходимо применить ближайшее самое меньшее число.

Формулы для токарной обработки

На последнем этапе рассчитывают фактическую скорость резания v_ф:

v_ф = π×D×n_ут/1000.

V_ф напрямую связана с мощностью главного двигателя станка. Поэтому она является основным параметром при выборе конкретного типа токарного станка для обработки требуемой детали.

1.1. Элементы теории резания

Фрезерование
является одним из наиболее распространённых
и высокопроизводительных способов
механической обработки резанием.
Обработка производится многолезвийным
инструментом — фрезой.

При
фрезеровании главное движение резания
D_r —
вращение инструмента, движение подачи
D_S —
перемещение заготовки (Рис. 1.), на
карусельно — фрезерных и барабанно-фрезерных
станках движение подачи может
осуществляться вращением заготовки
вокруг оси вращающегося барабана или
стола, в отдельных случаях движение
подачи может осуществляться перемещением
инструмента (копировальное фрезерование).

Фрезерованием
обрабатываются горизонтальные,
вертикальные, наклонные плоскости,
фасонные поверхности, уступы и пазы
различного профиля. Особенностью
процесса резания при фрезеровании
является то, что зубья фрезы не находятся
в контакте с обрабатываемой поверхностью
всё время. Каждое лезвие фрезы
последовательно вступает в процесс
резания, изменяя толщину срезаемого
слоя от наибольшей к наименьшей, или
наоборот. Одновременно в процессе
резания могут находиться несколько
режущих кромок. Это вызывает ударные
нагрузки, неравномерность протекания
процесса, вибрации и повышенный износ
инструмента, повышенные нагрузки на
станок.

При
обработке цилиндрическими фрезами
(режущие кромки расположены на
цилиндрической поверхности) рассматривается
два способа обработки в зависимости
от направления движения подачи заготовки:

—
встречное фрезерование, когда направление
движения режущей кромки фрезы, находящейся
в процессе резания, противоположно
направлению движения подачи;

—
попутное фрезерование, когда направление
движения режущей кромки фрезы, находящейся
в процессе резания, совпадает с
направлением движения подачи.

При
встречном фрезеровании нагрузка на зуб
возрастает от нуля до максимума, силы,
действующие на заготовку, стремятся
оторвать её от стола, а стол поднять.
Это увеличивает зазоры в системе СПИД
(станок — приспособление — инструмент —
деталь), вызывает вибрации, ухудшает
качество обработанной поверхности.
Этот способ хорошо применим для обработки
заготовок с коркой, производя резание
из-под корки, отрывая её, тем самым
значительно облегчая резание. Недостатком
такого способа является большое
скольжение лезвия по предварительно
обработанной и наклёпанной поверхности.
При наличии некоторого округления
режущей кромки она не сразу вступает в
процесс резания, а поначалу проскальзывает,
вызывая большое трение и износ инструмента
по задней поверхности. Чем меньше толщина
срезаемого слоя, тем больше относительная
величина проскальзывания, тем большая
часть мощности резания расходуется на
вредное трение.

При
попутном фрезеровании этого недостатка
нет, но зуб начинает работу с наибольшей
толщины срезаемого слоя, что вызывает
большие ударные нагрузки, однако
исключает начальное проскальзывание
зуба, уменьшает износ фрезы и шероховатость
поверхности. Силы, действующие на
заготовку, прижимают её к столу, а стол
— к направляющим станины, что уменьшает
вибрации и повышает точность обработки.

Правила черновой обработки

Как и любая технологическая операция, черновая обработка материалов требует соблюдения определенных правил. Перечислим основные правила чернового точения:

1. При выборе глубины резания следует помнить, что ее значение не превышает 2/3 ширины режущей кромки;
2. Черновая обдирка производится в несколько этапов;
3. Обдирочным должен быть проходной резец;
4. Первый проход по длине должен составлять размер поверхности детали без учета одного миллиметра;
5. Как только произвели обдирку проходным резцом, необходимо с помощью подрезного резца поработать с торцом.

Соблюдая эти несложные правила, вы сможете произвести качественную первую обработку деталей и быть уверенными в качестве производства.

Итог