Андрей Смирнов
Время чтения: ~8 мин.
Просмотров: 2

Режимы резания при точении

Глубина резания

При черновой обдирке материалов производят снятие значительного объема с поверхности заготовки. Толщина снимаемого слоя при обработке цилиндрических поверхностей есть глубина резания. Вычислить же ее можно по формуле вида t=(D-d)/2. Когда идет подрезание торцевых поверхностей, то значение глубины резания такая же, как и толщина материала, снимаемого с поверхности заготовки.

При этом глубина отрезки мало влияет на скорость. Выбирается она в соответствии с износостойкостью резца, мощностью резцового механизма и при условии отсутствия паразитных вибраций. Если же они возникают, то следует уменьшить скорость подачи режущего инструмента до полного успокоения конструкции.

2 Тонкости определения элементов режима резания

Любой расчет начинается с того, что специалист подбирает глубину проведения операции резания. После этого устанавливается необходимая подача и только в последнюю очередь скорость процесса. Расчет выполняется именно в такой последовательности потому, что скорость оказывает наибольшее влияние на стойкость и показатель износа резца станочного оборудования, а глубина – наименьшее.

Все составляющие режима подбираются с учетом максимального использования потенциала станка и рабочего инструмента, применяемого для резания. По данной причине «идеальным» режим будет только в том случае, если специалист изучит геометрические размеры резца, материал, из которого он изготовлен, а также материал, использованный для выпуска обрабатываемой детали.

Фото рабочего инструмента для резания при точении

Сначала следует определить величину шероховатости заготовки. И на основании этого подобрать оптимальный способ обработки ее поверхности – данные берутся из таблицы, где указывается конкретный инструмент, рекомендованный для резания заготовки. На практике для выполнения отделочных операций (они считаются очень тонкими и ответственными) обычно берут резцы, произведенные из твердых инструментальных сталей. Они отлично подходят для обработки деталей на высокой (более 500 метров в минуту) скорости.

Схема расчета режимов

Расчет режимов резания при точении наружной цилиндрической поверхности по обыкновению ведут с определения удаляемого слоя. Глубина резания – это срезаемый слой металла за один рабочий проход. Определяется по формуле:

t = (D 1 — D 2)/2,

где D 1 – исходный размер, D 2 – получаемый размер.

Расчет глубины резания начинается после определения типа обработки. Черновым точением удаляется 60% припуска, свыше 2 мм. Получистовым точением удаляется 30% 1- 1,5 мм. А оставшиеся 10% 0,4- 0,8 мм остаются на чистовую обработку.

Подача – это расстояние, которое проходит инструмент за один оборот обрабатываемой заготовки. Для увеличения производительности подачи подбираются максимальными исходя из:

  • твердости пластины;
  • мощности привода;
  • жесткости системы СПИД.

На машиностроительных предприятиях подачи назначаются из таблиц. Так, для чернового точения твердых материалов подача не превышает 1,5 мм/об, а для мягких материалов не более 2,4 мм/об. Для получистового точения подача не превышает 1,0 мм/об.

От чистового точения во многом зависит шероховатость поверхности, поэтому максимальным значением будет S max = 0.25 мм/об. При обработке изделий с ударными нагрузками назначенное значение подачи умножается на понижающий коэффициент 0,85.

Скорость резания при токарной обработке вычисляется по формуле:

V=Cv/(T¹ • t² • s³)·Kv

где Сv — коэффициент, применяемый к обрабатываемому материалу заготовки и инструменту, 1 (x), 2 (y), 3 (m) – показатели степеней, Т — стойкость инструмента, Kv — поправочный коэффициент резания.

Kv зависит от:

  • качества обрабатываемого материала;
  • материала режущей пластины инструмента;
  • поверхностного слоя заготовки.

После получения расчетного значения скорости резания определяется число оборотов шпинделя станка по формуле: n = (1000· V)/(π· D)

Полученное значение количества оборотов необходимо подобрать из стандартного ряда для станка, на котором производится обработка. Оно не должно отличаться от станочной сетки больше, чем на 5%. После чего производится уточнение скорости резания.

Далее, определяется эффективная мощность резания по формуле:

N э = (Pz · V)/(1020 · 60)

где Pz – тангенциальная сила резания, максимальная нагрузка при точении.

Pz = 10·Cp·t¹·s²·V³·Kp

После определения необходимой мощности рассчитывается потребная мощность станка:

N п = N э /η

где µ — КПД станка, закладывается заводом-изготовителем.

Итоговое значение мощности должно быть меньше мощности электродвигателя главного движения. Это означает, что принятые и рассчитанные значения верны. В противном случае подачу и глубину резания необходимо уменьшить или подбирать станок необходимой мощности.

Фрезерование уступов/торцевое фрезерование

Успешное фрезерование уступов/торцевое фрезерование

При фрезеровании уступов одновременно обрабатывается две поверхности, что требует периферийного фрезерования в сочетании с торцевым фрезерованием. Одно из самых важных требований — формирование уступа с углом девяносто градусов. Уступы можно фрезеровать традиционными фрезами для прямоугольных уступов, а также концевыми, длиннокромочными и трёхсторонними дисковыми фрезами. Ввиду этих многочисленных опций необходимо тщательно взвесить эксплуатационные требования, чтобы сделать оптимальный выбор.

Выбор инструмента

Фрезы для обработки уступов

Торцевые фрезы обычной конструкции для обработки уступов часто способны фрезеровать строго прямоугольные неглубокие уступы. Многие торцевые фрезы для обработки уступов универсальны и могут эффективно использоваться для изготовления отверстий. Они представляют собой хорошую альтернативу обычным торцевым фрезам при обработке поверхностей, отклоняющихся в осевом направлении, и при фрезеровании рядом с вертикальными поверхностями.

Концевые фрезы

Концевые фрезы со сменными пластинами и цельные твердосплавные концевые фрезы – хорошие решения для фрезерования уступов, где требуется геометрическая проходимость.

Длиннокромочные фрезы применяются для фрезерования более глубоких уступов.

Особенности применения

Фрезерование неглубоких уступов

Эта распространённая операция выполняется, как правило, торцевыми фрезами для обработки уступов и концевыми фрезами. При небольшой высоте уступа возможна обработка с большой радиальной глубиной резания. Зачастую такие фрезы могут заменить традиционную торцевую фрезу, особенно в условиях, когда необходимо снизить усилия резания на деталь в осевом направлении, а также если затруднен доступ к заготовке, вызванный особенностями крепежного приспособления. Фрезы для обработки уступов с увеличенным диаметром режущей части обеспечивают оптимальную геометрическую проходимость при фрезеровании глубоко расположенных небольших уступов.

Фрезерование глубоких уступов

Выполняется за несколько проходов фрезами для обработки уступов и концевыми фрезами. Для минимизации дефектов поверхности, таких как гребешки и переходные кромки между проходами, требуется высокоточная фреза, позволяющая получить строго прямоугольные уступы. Если глубина уступа меньше 75% от длины режущей кромки, уровень качества вертикальной поверхности обычно не требует дополнительной чистовой обработки.

Обработка уступа длиннокромочной фрезой за один проход

​Длиннокромочные фрезы подходят для обработки более высоких, протяженных уступов, требующих снятия большого объема металла. У них высокий показатель скорости съёма металла, и они, как правило, используются для чернового фрезерования, поскольку на обработанной поверхности образуются следы от рядов пластин.

Для этих фрез важны:

  • Стабильность
  • Состояние шпинделя
  • Эвакуация стружки
  • Закрепление инструмента
  • Мощность

Радиальные силы значительны, что обусловливает сложность фрезерования уступов.

Более короткие длиннокромочные фрезы подходят для:

  • обработки широких, но неглубоких уступов
  • фрезерования на всю ширину паза с глубиной, равной диаметру фрезы, что может компенсировать ограничения станка

Более длинные исполнения предназначены для:

  • фрезерования уступов с умеренной шириной резания
  • обработки кромок на мощных, стабильных станках

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:

vут = vт×К1×К2×К3×К4×К5,

где vут — 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:

nут = 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 vф:

vф = π×D×nут/1000.

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

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации