Глубина резания на токарном станке

К основным элементам режима резания относят глубину, подачу и скорость резания. Рассмотрим схему резания при точении на примере обтачивания цилиндрической поверхности на токарном станке.

Глубина резания

t – глубина резания, величина снимаемого слоя металла, измеряемая перпендикулярно к обработанной поверхности и снимаемая за один проход режущего инструмента:

Глубина резания на токарном станке

  • , мм;
  • где Dзаг – диаметр обрабатываемой поверхности, мм;
  • d – диаметр обработанной поверхности, мм;

Глубина резания t принимается обычно равной припуску. При чистовом проходе t должна быть не более 1…2 мм.

Глубина резания на токарном станке

Рисунок 4.1 – Элементы резания и геометрия срезаемого слоя

Подача

Подача S – величина (путь) перемещения режущей кромки за один оборот обрабатываемой заготовки, либо за один ход заготовки или инструмента в направлении движения подачи, мм/об, мм/дв.ход.

Подачу назначают из условия обеспечения требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности. Обычно работают на Sпр = (0,20…0,25) мм/об. Высокая чистота получается при работе на Sпр = 0,03…0,05 мм/об.

  1. Эти параметры элементы режима резания t и S непосредственно влияют на размеры снимаемой стружки, так:
  2. а – толщина срезаемого слоя, расстояние между двумя последовательными положениями главной режущей кромки за один оборот заготовки определяется а = S · sinφ;
  3. в – ширина срезаемого слоя, расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания: в=t/sinφ.
  4. Заштрихованная площадь называется площадью поперечного сечения срезаемого слоя F:
  5. F = t · S = a · b, мм2.

Скорость резания

V – скорость резания, путь перемещения обрабатываемой поверхности заготовки относительно режущей кромки резца в единицу времени, м/мин.

Глубина резания на токарном станке

  • , м/мин, м/с,
  • n – число оборотов заготовки/мин.
  • Если главное движение возвратно–поступательное, (например строгание), а скорости рабочего и холостого ходов различны, то скорость резания в м/мин находят по следующей зависимости
  • V = Lm(К=1)/1000,
  • где L – расчетная длина хода инструмента;
    m – число двойных ходов инструмента в мин;
    К – коэффициент показывающий отношение скоростей рабочего и холостого ходов.

Для повышения производительности процесса обработки V резания должна быть наибольшей. Однако, скорость резания ограничивается стойкостью режущей кромки инструмента, т.е.

или

Глубина резания на токарном станке

, м/мин,

где Т – стойкость инструмента, т.е. способность сохранять в рабочем состоянии режущие кромки (до достижения критического критерия затупления hзкр);

Сv – коэффициент учитывающий конкретные условия обработки: физико-механические свойства обрабатываемого материала, качество поверхности заготовки, углы резца, условия охлаждения и т.д.;

хy и yv – показатели степени при глубине резания t и подаче S, точно также как и Сv указаны в нормативных справочниках по резанию. Для определения оптимальной скорости резания нужен экономический анализ, необходимо выяснить, что выгоднее – повышение скорости резания или повышение стойкости инструмента. Например, расчетами или опытами выявлено, что при скоростях резания

V, м/с 1,2 1,5 1,7 2,0
Т, сек 425 166 100 33

Анализируя эти результаты можно отметить, что увеличение скорости резания на 25% приводит к снижению стойкости резца почти в три раза.

Поэтому нужно учитывать, что по времени выгоднее – увеличение скорости или сохранение стойкости? В справочниках имеются рекомендуемые скорости резания V для данных конкретных условий обработки.

При назначении V учитывают ее влияние на шероховатость поверхности, которая оказывает существенное влияние на износостойкость рабочих поверхностей детали, ее усталостную и коррозионную стойкость, а также на коэффициент полезного действия машин.

Шероховатость – один из показателей качества поверхности оценивается высотой, формой, направлением неровностей, включающая выступы и впадины на поверхности деталей, характеризующиеся малыми шагами т.е.

  1. Она характеризуется тремя высотными параметрами Ra, Rr, Rmax двумя шаговыми Sm, S и относительной опорной длиной tр.
  2. На шероховатость влияют режим резания, геометрия инструмента, вибрации, физико-механические свойства материала заготовки.
  3. По современным представлениям сила трения Fт включает силу молекулярного взаимодействия контактирующих поверхностей и силу сопротивления их перемещению вследствие зацепления неровностей.

При благоприятном профиле износостойкость детали выше за счет меньшей величины контактных напряжений. Необходимо иметь ввиду, что усталостные разрушения вызываются знакопеременными нагрузками и трещины при этом развиваются с поверхности, причем в местах наиболее напряженных, т.е. во впадинах, где высокая степень пластического деформирования.

Следовательно скорость резания назначается таким образом, чтобы через определенное время (период стойкости Т) резец износился до значения критерия h3. Так Т = 30…60 мин для резцов из быстрорежущей стали и Тmax = 90 мин – для резцов с напаянными твердыми сплавами.

Пример

Для определенных условий обработки на токарно-винторезном станке модели IК62 определим значения теоретической скорости резания Vт:

  • – при точении проходным резцом, оснащенным напаянной пластиной из твердого сплава ВК8
  • Глубина резания на токарном станке, м/мин;
  • – при точении проходным резцом, оснащенным напаянной пластиной из твердого сплава Р18
  • Глубина резания на токарном станке, м/мин.
  • Значения Сv = 5640 и 1500, m = 0,8, Хv = 0,55 и Уv = 0,55 приняты из справочных нормативных материалов по резанию.
  • Необходимо отметить, что скорость резания не оказывает существенного влияния на шероховатость, как значение подачи.
  • По паспортным данным станка IК62 определяем фактическую скорость резания Vд.
  • Расчетная частота вращения шпинделя, пр (для Vт = 120 м/мин):

Глубина резания на токарном станке

  1. мин–1.
  2. На станке Vт – теоретическая скорость резания для данных условий обработки, м/мин; Dз – диаметр заготовки, мм.
  3. Машинное время обработки определяется по формуле

Глубина резания на токарном станке

  • мин,
  • где l – длина заготовки, мм;
  • l2 – длина перебега, по нормативным таблицам: для глубины резания
  1. мм, l2 = 2 мм,
  2. где d – диаметр, обработанной поверхности;
  3. l1 – длина врезания

где φ – главный угол в плане проходного резца, примем равным 60°.

S – продольная подача резца за один оборот заготовки. Теоретическое значение подачи S = 0,6 мм/об заменяем величиной ближайшей подачи, имеющейся на станке IК62, т.е. S = 0,61 мм/об.

Мощность Nр, затрачиваемую на процесс резания, при силе резания Рz = 300 кГ определяем по формуле

кВт.

Необходимая мощность электродвигателя для выполнения заданного режима обработки

  • кВт,
  • где η – коэффициент полезного действия (кпд), равный 0,75.
  • Коэффициент загрузки станка IК62 для указанной обработки, при мощности его электродвигателя Nст = 10 кВт.

К параметрам процесса резания относят основное (технологическое) время обработки – время, затрачиваемое непосредственно на процесс изменения формы, размеров и шероховатости обрабатываемой поверхности заготовки.

При токарной обработке цилиндрической поверхности основное (машинное) время и элементы режима резания связаны зависимостью

  1. где Li = l + l1 + l2 – путь режущего инструмента относительно заготовки в направлении подачи ( l – длина обрабатываемой поверхности, мм; l1 = t·ctgφ – величина врезания резца, мм; l2 = 1–3 мм выход резца (перебег)), i =H/t число рабочих ходов резца, необходимое для снятия материала, оставленного на обработку (Н – толщина удаляемого слоя металла, мм).
  2. В целом штучное время состоит
  3. Тшт = То + Тв + Тоб + Тп,

где Тв – вспомогательное время необходимое для выполнения действий, связанных с подготовкой к процессу резания (подвод и отвод инструмента, установка и снятие заготовки и т.д.);

Тоб – время обслуживания рабочего места, оборудования и инструмента в рабочем состоянии;

Тп – время на отдых и естественные потребности, отнесенное к одной детали.

Геометрия инструмента >
Теория по ТКМ >

Формулы и параметры при расчете режимов резания

Режимы резания в механообработке — это совокупность рабочих параметров, определяющих, с какой скоростью, силой и на какую глубину происходит погружение резца в деталь в процессе удаления с ее поверхности слоя металла.

Их базовые значения определяются расчетным путем на основании геометрии режущей кромки инструмента и обрабатываемого изделия, а также скорости их сближения. На реальные процессы обработки металла оказывает влияние множество факторов, связанных с особенностями применяемого инструмента, станочного оборудования и обрабатываемого материала.

Поэтому для расчета технологических режимов резания применяются эмпирические формулы. А базовые значения входят в их состав вместе с такими справочными величинами, как группы поправочных коэффициентов, величина стойкости, параметры условий обработки и пр.

Режимы резания влияют не только на заданную точность и класс обработки изделия. От них зависит сила, с которой кромка инструмента воздействует на металл, что напрямую влияет на потребляемую мощность, уровень выделения тепла и скорость износа инструмента.

Поэтому расчет их параметров является одной из основных задач технологических служб предприятий. Несмотря на множество разновидностей металлорежущего оборудования и инструмента, в основе всей механообработки лежат единые закономерности.

Поэтому методики вычисления режимов резания унифицированы и систематизированы в три основные группы: для токарных работ, для сверления и для фрезерования. Все остальные виды расчетов являются производными.

Глубина резания на токарном станке

Параметры при расчете режима резания

Основной расчет режимов механообработки ведется на основании трех параметров: скорости резания (V), подачи (S) и глубины резания (t). Для получения практических значений этих параметров, которые можно будет использовать в производстве, на первом этапе определяют их расчетные величины.

После чего по ним с помощью эмпирических формул, справочных таблиц и данных из паспортов оборудования выполняют подбор технологических режимов резания, которые будут наилучшим образом соответствовать виду обрабатываемого материала, возможностям станка, а также типу и характеристикам инструмента.

Читайте также:  Разрядник на схеме электрической

От правильного расчета и выбора данных параметров зависит не только качество обработки, но и такие показатели, как производительность, себестоимость продукции и эксплуатационные расходы. Кроме того, сила воздействия на инструмент в процессе обработки влияет не только на скорость его износа, но и на состояние оснастки и приспособлений.

Следствием работы на слишком больших скоростях и подачах является недопустимая вибрация и повышенная нагрузка на узлы и механизмы оборудования. А это может привести не только к потере точности, но и к выходу станка из строя.

Как правило, режимы резания проверяют и корректируют при пробной обработке детали. Поэтому их выбор зависит не только от правильности расчетов, но и от опыта технолога и станочника.

Скорость

Временно́й цикл обработки детали состоит из трех базовых компонентов: подготовительно-заключительного, вспомогательного и основного времени. Последнее включает в себя все операции резания металла на заданных режимах. В силу особенностей механообработки основное время — это самая затратная составляющая цикла обработки детали.

При этом его величина, а следовательно, и себестоимость изделия напрямую зависят от скорости резания. Поэтому правильный подбор данного параметра важен не только с технологической, но и с экономической точки зрения.

В общем виде формула расчетной скорости резания выглядит так:

Глубина резания на токарном станке

В указанной формуле значение параметра D зависит от вида обработки. Для токарной обработки это диаметр детали, для прочих видов — диаметр режущего инструмента (сверла, фрезы). Параметр n — это скорость вращения шпинделя в оборотах за минуту.

Таким образом происходит определение теоретической величины скорости резания, которая является исходной для последующих вычислений. В частности, она используется для расчета теоретической глубины резания, которая обозначается t.

По причине того что реальная скорость резания зависит от множества факторов, ее вычисление осуществляется по эмпирической формуле, в которой единственной расчетной величиной является t:

Глубина резания на токарном станке

Здесь Cv — это безразмерная константа, зависящая от различных аспектов обработки; T — нормативное время стойкости инструмента; t — глубина резания; Sо — подача; Кv — сводный коэффициент, являющийся произведением восьми поправочных коэффициентов.

Подача

Подача (обозначается S) — это путь, который проходит режущая кромка за условную единицу. В зависимости от вида механообработки подача может иметь разную размерность. Длина пройденного пути всегда измеряется в миллиметрах, но соотноситься она может либо с одним оборотом (в токарной обработке), либо с одной минутой (при сверлении и фрезеровании).

Таким образом, при сверлении — это величина перемещения кончика сверла в глубь поверхности за одну минуту (мм/мин.), а при токарных операциях — продольное или поперечное перемещение резца за один оборот детали (мм/об.).

В силу специфики отдельных чистовых операций для них используется такой параметр, как «подача на зуб», которая измеряется в мм/зуб. Ее применяют при работе с инструментом, имеющим несколько лезвий, а ее значение показывает, какой путь кромка (зуб) одного лезвия прошла за один оборот шпинделя.

Величину этого параметра также можно вычислить, разделив подачу инструмента за один оборот на количество режущих лезвий.

Поскольку подача напрямую зависит от паспортных параметров конкретного оборудования, ее значение, как правило, не рассчитывают, а выбирают из таблиц в соответствующих технологических справочниках.

Производительность металлорежущего оборудования напрямую зависит от величины подачи. Кроме того, она является базовым параметром для расчета основного времени обработки. Теоретически при мехобработке необходимо задавать предельно возможное значение подачи.

Но в этом случае вступают в силу ограничения по возможностям станочного оборудования и требования к классу чистоты.

Максимальные значения подачи применяют при обдирке и черновой обработке, а минимальные — при выполнении чистовых операций.

Глубина

Глубина резания — это толщина металла, снимаемого на единичный рабочий ход режущей кромки. Его величина зависит от конструкции режущей части инструмента и его прочностных параметров (в том числе предельной тангенциальной силы), а также мощности станка, твердости обрабатываемого материала и требований к чистоте поверхности.

Этот параметр является определяющим при расчете количества рабочих ходов лезвия для полного удаления припуска. Глубина резания обозначается латинской буквой t и измеряется в миллиметрах.

При обточке она равна разности радиусов детали до и после рабочего хода, а при сверлении — половине диаметра режущей части инструмента.

Сила

Процесс обработки детали режущим инструментом сопровождается возникновением пары сил. С первой силой, которая обозначается R, инструмент воздействует на поверхность детали, а вторая сила возникает в результате встречного сопротивления обрабатываемого материала.

Сила R является векторной суммой трех сил: осевой, тангенциальной и радиальной. Их векторы являются проекциями вектора силы R на оси X, Y, Z. На рисунке ниже представлено изображение векторов сил, возникающих при токарном точении.

Глубина резания на токарном станке

При технологических расчетах используют не саму силу R, а ее составляющие. Из них самая значимая и большая по величине — эта тангенциальная сила Rz.

На практике она носит название сила резания, т. к. именно от нее зависит расход мощности и крутящий момент шпинделя. Силу резания вычисляют по эмпирическим формулам, данные для которых берут из справочных технологических таблиц.

Расчет для токарной обработки производится по следующей формуле:

Глубина резания на токарном станке

Кроме константы Ср, степенных показателей подачи, глубины и скорости резания, в формулу расчета силы резания входит корректирующий коэффициент Кр. Он представляет собой произведение пяти поправочных коэффициентов, учитывающих особенности обработки различных материалов.

Для измерения сил резания в режиме реального времени применяют емкостные, индуктивные и тензометрические датчики. Последние являются самыми компактными и наиболее точными.

При их использовании на станках с ЧПУ сила резания может адаптивно увеличиваться или уменьшаться путем автоматической корректировки величины подачи и числа оборотов.

Это позволяет вести непрерывную обработку без вмешательства оператора, а также предотвращает поломку инструмента и уменьшает его износ.

Как правильно рассчитать режим резания при сверлении

При работе сверла на него воздействует та же совокупность сил, что и на токарный резец. Поэтому для расчета режимов резания при сверлении используется аналогичная методика, но со своей геометрией и соответствующими значениями параметров.

Силы Рz направлены в противоход главному движению и находятся в прямой зависимости от скорости резания (см. рис. ниже). Силы Рх, Рn и Рл воздействуют на конструктивные элементы сверла и определяют значение осевой силы (Ро), соответствующей силе привода станка.

  • Глубина резания на токарном станке
  • Главные технологические параметры сверла — осевая сила и крутящий момент. Их определяют расчетным путем с помощью эмпирических формул:
  • Глубина резания на токарном станке
  • Здесь Ср и См — это константы, значение которых зависит от вида сверления, а также свойств материалов и обрабатываемой детали; D — диаметр сверла и S — подача.

Корректирующий коэффициент Кр в данной формуле связан только с характеристиками материала детали.

Условия резания при сверлении гораздо сложнее, чем при токарной обработке, т. к. в этом случае значительно затруднен отвод стружки и тепла. Применение СОЖ дает намного меньший эффект в связи со сложностью подвода жидкости к зоне резания.

К тому же все факторы, которые оказывают влияние на процесс сверления, при подборе режимов по таблицам и формулам учесть невозможно.

Поэтому для проверки и корректировки технологических режимов, как правило, используют пробную обработку детали.

Правильный расчет режимов резания при сверлении производится по сложным формулам с использованием таблиц из технологических справочников.

А есть ли какой-нибудь упрощенный способ, основанный на количестве оборотов и виде материала сверла, который можно применять в повседневной практике? Если кто-нибудь может посоветовать такой расчет, поделитесь, пожалуйста, информацией в х к данной статье.

режимы резания

От выбора режима резания (глубины резания, подачи и скорости резания) зависит производительность труда, качество и стоимость изготовления обрабатываемых деталей.

Токарь должен уметь правильно выбирать режимы резания, исходя из наилучшего использования режущих свойств резца и мощности станка при обеспечении заданных точности и чистоты обработки.

Припуск на обработку можно снять в один или несколько проходов; выгоднее работать с возможно меньшим количеством проходов.

Следует весь припуск снимать за один проход, если мощность и прочность станка, а также прочность резца и жесткость обрабатываемой детали допускают это.

Если же припуск на обработку велик, а обработанная поверхность должна быть точной и чистой, следует припуск распределить на два прохода, оставляя на чистовую обработку 0,5—1 мм на сторону или 1—2 мм по диаметру.

Для получения наибольшей производительности следует работать с возможно большими подачами.

Читайте также:  Как правильно варить толстый металл

Величина подачи при черновой обработке — ограничивается жесткостью детали, прочностью резца и слабых звеньев механизма подачи станка.

Величина подачи при получистовой и чистовой обработке определяется требованиями чистоты обработанной поверхности и точности детали. Примерные подачи для получистового точения указаны в табл. 4. При работе резцами В.

Колесова (см. рис. 62) при получистовой, а в ряде случаев и чистовой обработке сталей подача может быть очень большой — порядка 1,5—3 мм/об. Рекомендуемые значения подач при обработке металлов по методу В.

Колесова приведены в табл. 5.

Средние подачи при получистовом точении сталиРекомендуемые подачи при обработке металловпо методу В. А. Колесова (по данным Уралмашзавода) Глубина резания на токарном станке Примечание. Меньшие значения подач приведены для более прочных материалов, большие — для менее прочных.

3. Скорость резания

Скорость резания зависит главным образом от обрабатываемого материала, материала и стойкости резца, глубины резания, подачи и охлаждения.

На основании опыта токарей-скоростников передовых заводов и лабораторных исследований разработаны специальные таблицы, по которым можно выбрать необходимую скорость резания при обработке твердосплавными резцами.

В качестве примера в табл. 6 приводятся рекомендуемые скорости резания для различных глубин резания и подач при продольном точении конструкционных углеродистых и легированных сталей с пределом прочности при растяжении сигмаb = 75 кг/мм² твердосплавными резцами Т15К6.

Скорости резания, указанные в табл. 6, рассчитаны на определенные условия резания. Они предусматривают обработку точением сталей σb = 75 кг/мм² твердосплавными резцами Т15К6 с главным углом в плане φ = 45° при стойкости резца Т = 90 мин.

При условиях, отличающихся от указанных в табл. 6, следует табличные данные по скорости резания помножить на соответствующие коэффициенты, приводимые ниже.

Коэффициенты, учитывающие прочность обрабатываемого материала: Глубина резания на токарном станкеГлубина резания на токарном станке Коэффициенты, учитывающие стойкость резца: Глубина резания на токарном станке Коэффициенты, учитывающие марку твердого сплава: Глубина резания на токарном станке

  • Таблица 6

Режимы резанияпри точении конструкционных и легированных сталей

спределом прочности при разрыве

σb = 75 кг/мм²резцами с пластинками Т15К6 Глубина резания на токарном станке

  1. К токарным станкам, предназначенным для высокопроизводительного точения, предъявляются более высокие требования, чем к обычным токарным станкам.
  2. При работе на высоких скоростях резания появляется опасность возникновения вибраций вследствие недостаточной жесткости станков, наличия излишних зазоров в подшипниках шпинделя и в подвижных соединениях суппорта, неуравновешенности отдельных быстро вращающихся частей станка, патрона или обрабатываемой детали.
  3. Следовательно, для спокойной без вибраций работы станка его отдельные части (шпиндель, суппорт, задняя бабка) должны обладать достаточной жесткостью, а вращающиеся части должны быть тщательно уравновешены.
  4. Мощность токарного станка для скоростного резания должна быть большей, так как, чем выше скорость резания, тем большая требуется мощность электродвигателя.
  5. Этим требованиям удовлетворяют станки, выпускаемые отечественной станкостроительной промышленностью, например то-карно-винторезный станок 1А62, подробно нами рассмотренный, станок 1К62 и др.
  6. Однако для высокопроизводительного резания можно в ряде случаев применять токарные станки старых моделей, имеющиеся на заводах, с некоторой переделкой их основных узлов.
  7. Такая переделка станков называется модернизацией.

Переделка существующих станков под высокопроизводительное резание в одних случаях сводится главным образом к увеличению чисел оборотов шпинделя и замене имеющегося электродвигателя более мощным; в других же случаях требуется более сложная переделка, например, приходится изменять устройство фрикционной муфты, главного привода, добавлять устройства для принудительной смазки шпинделя, усиливать отдельные звенья станка и т. д.

Увеличение числа оборотов шпинделя является одним из широко применяемых мероприятий при переводе станков на скоростное резание и достигается изменением диаметров существующих шкивов.

Одновременно заменяют также электродвигатель более мощным. Плоскоременную передачу от электродвигателя к станку заменяют клиноременной (см. рис. 2, б).

Такая передача позволяет получить, не меняя ширины шкива, требуемую повышенную мощность и более высокое передаточное отношение.

Станки, переводимые на скоростную обработку, должны быть тщательно проверены, а в случае необходимости отремонтированы. При ремонте следует обращать внимание на подшипники передней бабки, фрикционную муфту, суппорт и др.

Подшипники шпинделя должны быть тщательно отрегулированы, зазоры в подвижных частях суппорта устранены путем подтяжки клиньев. Фрикционная муфта должна быть проверена, а в случае необходимости соответственно усилена.

Станок должен быть всегда хорошо смазан, особенно его коробка скоростей.

Прочная установка станка на фундаменте является необходимым условием для избежания вибраций, в особенности для станков с неуравновешенными вращающимися частями.

Контрольные вопросы 1. Расскажите о порядке выбора глубины резания и подачи. 2. Выберите скорость резания при точении конструкционной стали σb = 75 кг/мм² при глубине резания t — 3 мм твердосплавным резцом Т15К6, пользуясь табл. 6, принимая подачу s = 0,2 мм/об. 3. Выберите скорость резания при точении σb = 50-60 кг/мм² при глубине резания t = 2 мм твердосплавным резцом Т5К10 при подаче s = 0,25 мм/об. 4. Выберите скорость резания при точении легированной стали σb = 100 кг/мм² при глубине резания t = 1 мм твердосплавным резцом Т30К4 при подаче s = 0,15 мм/об и при стойкости резца в 30 мин. 5. Каким основным требованиям должен удовлетворять токарный станок для скоростного резания? 6. Что называется модернизацией станка?

7. Перечислите основные пути, модернизации существующих станков для скоростного резания.

предыдущая страница оглавление следующая страница

Режимы резания при точении

Эффективная работа режущего инструмента заключается в выборе наиболее выгодного режима, при котором происходит обработка со значительной производительностью и наименьшей себестоимостью.

Обычно при точении режимы резания обоснованы такими параметрами как: глубина резания, обозначаемая буквой t и измеряемой в миллиметрах ( мм ); рабочей подачей S измеряемой в миллиметрах на оборот ( мм/об ), а также, что очень важно, скоростью резания v ( м/мин ).

Глубина резания на токарном станке

  • Под глубиной резания понимается то расстояния, на которое резец проникает в материал, образуя тем самым некоторую дистанцию между поверхностями, ода из которых является обрабатываемой, а другая обработанной.
  • Учитывая особенности обтачивания заготовки на токарном станке, которая производится вдоль оси её вращения, глубина резания рассчитывается как разность диаметров делённых на два:
  • T – глубина резания;
  • D – диаметр до обработки;
  • d – диаметр обработанный.

Выполняя обработку с торца заготовки, по направлению перпендикулярному оси вращения, глубиной резания является величина срезаемого слоя. Токая технологическая операция называется подрезанием.

На токарных станках, как и на других обрабатывающих машинах, имеются механизмы осуществляющие перемещение инструмента по заданной траектории, движения которого называется подачей. При точении она выражается в величине перемещения резца, на которую он перемещается за один оборот заготовки.

  1. Скорость резания, которая используется при точении, это та длинна пути, что проходит лезвие резца, условно представленного как точка, за одну минуту.
  2. Скорость резания имеет символ обозначения в виде латинской буквы v ,а её величина измеряется в метрах в минуту ( м/мин ). Скорость резания при точении рассчитывается по формуле:
  • v – скорость резания;
  • π – 3,14;
  • D – диаметр обрабатываемой поверхности;
  • n – число оборотов.

На токарных станках главным движением считается ни что иное как осевое вращение заготовки измеряемое в оборотах в минуту ( об/мин ). Величина оборотов заготовки вычисляется по формуле:

Для того чтобы определиться с глубиной резания необходимо знать припуск материала который нужно удалить, а также технические требования предъявляемые к шероховатости поверхности и квалитету точности указанные на чертеже.

Например, если поверхность детали необходимо выполнить с высокими показателями, как по качеству поверхности, так и по её точности то припуск, превышающий два миллиметра, стоит снимать за несколько проходов, а при неравномерной величине припуска дополнительно добавляются проходы, чтобы снизить искажения геометрии на обработанной поверхности при неравномерной нагрузке на резец.

Подачи при выполнении черновой обработки задаются максимально возможные исходя из мощности и жёсткости конкретного станка, а также прочностных характеристик режущего инструмента. Подачи при чистовой обработке задаются с минимальными значениями в соответствии с требуемыми параметрами шероховатости. Рекомендуемые подачи можно выбирать по соответствующим таблицам.

Выбор скорости резания применительно к материалу резца производится исходя из таких параметров как: глубина резания, рабочей подачи и свойств обрабатываемой заготовки.

На практике же величина скорости резания выбирается исходя из допустимой стойкости конкретного инструмента. Например, стойкость отечественного твердосплавного резца находится в интервале от 60 до 90 минут.

Необходимую скорость резания можно так же подобрать по специальным таблицам.

Примеры расчета режима резания (токарная обработка)

Пример 1. Точить валик с одной стороны начерно из заготовки, полученной методом горячей штамповки (рис.2.

1) 90 х 725 мм с припуском по ступеням вала 5 мм на сторону, материал заготовки сталь 40Х, σв = 72 кг/мм2, станок токарно-винторезный модели 16К20Ф1, η = 0,8.

Инструмент — резец проходной, φ = 45°, Т5К10, резец проходной упорный 16×25 φ = 90°, Т5К10. Приспособление — центры, хомутик.

Читайте также:  Pure silver как варить
Глубина резания на токарном станке

Рис.2.1 — Точение ступеней валика

  • Паспортные данные токарно-винторезного станка модели 16К20Ф1 следующие:
  • Число оборотов шпинделя в минуту: 12,5; 16 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125;160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000 мин-1.
  • Продольные подачи 0,07; 0,074; 0,084; 0,097; 0,11; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,17; 0,195; 0,21; 0,23; 0,26; 0,28; 0,30; 0,34; 0,39; 0,43; 0,47; 0,52; 0,57; 0,61; 0,70;0,78; 0,87; 0,94; 1;04; 1,14; 1,21; 1,40; 1,56; 1,74; 1,90; 2,08; 2,28; 2,42; 2,80; 3,12; 3,48; 3,80; 4,16 мм/об.

Максимальное усилие механизма осевой подачи составляет 360 кг (3600Н), а мощность на шпинделе NСТ = 8,5 кВт.

1. Назначается глубина резания t = 5 мм для обработки каждой шейки вала (весь припуск) (см. рис.2.1).

2. По таблице 2.1 определяется подача 0,5…1,1 мм/об для диаметра детали 60…100 мм и размера державки 16×25 мм2 при глубине 3…5 мм.

В среднем получается подача S = 0,8 мм/об.

3. Ближайшее значение подачи по паспорту станка Sct = 0,78 мм/об.

4. Расчетная скорость резания определяется по эмпирической формуле:

Vp=CV?·Kv/Tm ·t x·s у .

Значение коэффициента и показателей степени выбираются из таблицы 4. Для подачи S св. 0,7 мм/об CV = 340, х = 0.15, у = 0.45, т = 0.20мм, Т = 60 мин (принимаем). Для поправочных коэффициентов по скорости резания из таблиц 5, 6, 7, 8 устанавливают величины поправок.

Кг = 1,0 ; nv = l,0 (табл.6), Kпv = 0,8 (таблица 7), Kиv = 0,65 (таблица 2.8)

Kv = Kmv·Kпv·Kиv ; Кv = 1,0 (750/720) 1,0?0,8?0,65.

Kv = l,04?0,8?0,65 = 0,54.

При подстановке данных в формулу скорости резания получаем:

Vр=340?0,54/(600,250,150,780,45) =340?0,54/(2,267?1,27?0,894) =71,3 м/мин.

5. Частота вращения шпинделя для обработки шеек 61,5; 71,5; 81,5 определяется по формуле:

n = 1000 Vp/π·d.

n1 = (1000?71,3) / π61,5 = 369,2 мин-1; п2 = (1000?71,3) / π71,5 = 317,5 мин-1; п3 = (1000?71,3) / π·81,5 = 278,6 мин-1.

6. По паспорту станка при назначении чисел оборотов шпинделя можно принять п = 315 мин-1.

7. Действительная скорость резания для трех шеек получается

V1 = (π·61,5?315) / 1000=60,82 м/мин; V2 = (π·71,5·315) / 1000 = 70,72 м/мин;

V3 = (π·81,5?315) / 1000 = 80,6 м/мин.

8. Разница с расчетной скоростью не превышает 10…15%, поэтому можно принять обработку трех шеек с общей частотой вращения п = 315 мин-1.

  1. 9. Эффективная мощность резания определяется по формуле:
  2. Nэ = (Pz?V) /1020·60 кВт,
  3. где Рz — тангенциальная составляющая силы резания.
  4. Рz = 10·CPz·tXpz·SУpz·Vnpz·Kpz,

где Kpz — поправочный коэффициент. Kpz = КMP· Кφр· К?р·· Кλр· Кrp. Коэффициенты, входящие в Kpz определяются по таблицам 2.10 и 2.16

Приложения. Kpz=1.

Показатели степени и постоянная CPz определяются по таблице 2.9.

Рz = 10·300·51·0,780,75·80,6-0,15·1 = 2100Н.

Nэ = (2100?80,6) /1020·60 = 2,83кВт.

Так как 2,83-1 =  nmax/ nmin.

Значения нормализованных знаменателей рядов φ, возведенные в степени, приведены в приложении 13. Пользуясь таблицей, можно легко определить значение φ на основании заданных в технической характеристике станка nmax, nmin, и m.

Пример 3. Точить цилиндрический валик при заданных условиях, из которых известны размеры дета­ли, припуск на обработку, обрабатываемый материал и его прочность или твердость НВ, шероховатость обрабатываемой поверхности и тип токарного станка, на котором производится обра­ботка.

  • Исходные данные:
  • Деталь: Валик
  • Материал детали: ковкий чугун КЧ35 ГОСТ 1215-79
  • Диаметр заготовки: мм
  • Диаметр после обработки: мм
  • Длина обрабатываемой поверхности: мм
  • Шероховатость обработанной поверхности: мкм
  • Твердость материала: 163 НВ.
  • Способ крепления на станке: в центрах

Расчет скорости резания

Глубина резания на токарном станке

Одним из основных факторов технологического процесса металлообработки является режим резания, который устанавливается во время обработки готовых деталей и заготовок. При выборе и назначении режимов резки определяют:

  • скорость подачи заготовки;
  • глубина резки;
  • скорость резки. 

Глубина

Данное значение определяется припуском на обработку. Припуск лучше убирать за один этап. Глубина может оказывать сильное влияние на силу резки, по этой причине припуск могут разделять на три прохода: 55-60% слоя – черновой проход, 25-35 – получистовой, 15-20% — чистовой. 

Скорость подачи

Она ограничена силами, которые действуют во время резки. Эти силы могут привести к некоторым неисправностям:

  • надлом или изменение формы режущего элемента;
  • деформации или поломке обрабатываемого материала;
  • выход из строя станка. 

Лучше всего работать при наибольшем значении подачи. Чаще всего эту величину берут из специальных таблиц, пособий. Они составляются благодаря многочисленным исследованиям и опытам, которые проводятся на машиностроительных заводах. Уже 47 лет лучшее пособие – это книга Ю.

В. Барановского «Режимы резания металлов» 1972 г. За годы им пользовались инженеры на заводах, преподаватели, учащиеся в институтах. В пособии учтены результаты экспериментальных исследований механообрабатывающего, металлообрабатывающего производства Волжского автозавода.

При выборе скорости подачи из справочного материала, данное значение изменяют по кинематическим показателям оборудования, на котором производится металлообработка. Т.е. нужно взять ближайшее наименьшее значение подачи. Для чернового прохода берут скорость от 0,4 до 1,5 мм за оборот, для чистового от 0,11 до 0,4 мм за оборот.

Если уменьшать скорость подачи, а увеличивать глубину, то нагрузка на оборудование увеличивается. Если сделать наоборот, то нагрузка уменьшится. Из этого получается, что глубина оказывает наибольшее влияние на оборудование. 

Скорость резания

Это скорость движения режущей стороны резца или металла по направлению основного движения резки. Обозначается латинской буквой V, измеряется в м/мин. и определяется следующим образом:

  • V= π*d*n/1000 (1)
  • V – это скорость резки,
  • d – диаметр обрабатываемого материала, измеряется в миллиметрах,
  • n – число оборотов шпинделя в минуту. 

Зная значение V можно получить необходимое число оборотов шпинделя. Получив данную величину, нужное число оборотов шпинделя берется по паспорту станка, которое является ближайшим к величине определенной расчетным методом.

Если паспорт отсутствует, то берут теоретическое число, т.е. то, которое получили из вычислений.

В данном случае обязательно нужно учесть знаменатель прогрессии, и не менять количество оборотов при несущественном различии в диаметрах. 

  1. Скорость резания можно получить по формулам, которые определены для всех видов металлообработки из показателей стойкости резца. 
  2. Если необходимо выполнить продольные или поперечные точения, то значение V будет:
  3. V= Cv*Kv/T*t*S (2)
  4. T – период стойкости резца,
  5. t – глубина резки металла,
  6. S – скорость подачи. 

Cv в данном случае является коэффициентом, полученным при наблюдении во время опытов. Данное значение необходимо брать из таблицы специального пособия. Выбирается вариант для «стандартных» условий металлообработки. Под словом «стандартные» условия имеется в виду использование давления в 750 МПа использование твердосплавного резца. 

В реальных условиях показатели резки и обработки довольно часто не совпадают со «стандартными условиями». По этой причине для получения оптимальной величины вводится поправочный коэффициент – Кv. Он учитывает все отличия. 

Рассчитать его можно следующим путем:

Kv=Kмv*Kпv*Kиv (3)

  • Кмv – коэффициент учитывает влияние металла заготовки;
  • Kпv – значение, которое учитывает состояние поверхности обрабатываемого металла;
  • Kиv – коэффициент учитывает влияние материала, из которого изготовлен резец.

Все показатели берутся из справочников. 

При резке пазов или фасонном точении берется формула (2) в измененном виде. В ней не учитывается значение t. Т.е. формула примет вид:

V= Cv*Kv/T*S (4)

Скорость, которую высчитали по формулам (2) и (4) является расчетной и полученное значение имеет лишь рекомендательный характер. 

Изменение скорости резания

Скорость резки при металлообработке зависит от:

  • Материала, формы, свойства режущего инструмента.
  • Рода оборудования. Токарные, фрезерные станки т.д.
  • Характеристики заготовки. Например, сталь, какое у нее сопротивление к разрыву.
  • Глубины резки.
  • Вида обработки. Токарные работы, нарезка резьбы.
  • Надежности, жесткости крепления заготовки.
  • Мощности и свойства оборудования.
  • Характера металлообработки. 

На скорость резки, которая допускается режущим элементом, влияют различные нюансы: стойкость резца, физические свойства заготовки, количество и качество СОЖ, разрешенный и допустимый износ резца. 

Чем выше быстрота перемещения при резке, тем быстрее падает стойкость резцов. Подходящая величина для резцовых инструментов от 25 до 55 м/мин. Если на резцах установлены пластины твердых сплавов, то данный показатель можно увеличить до 75-145 м/мин. В таком случае их стойкость составит от получаса до часа. 

Выбор режимов резки

Чтобы подобрать режим резания, необходимо правильно выбрать основные его элементы, то есть, определять и учитывать наиболее выгодные показатели величин этих режимов:

  • Получение технологически разрешенной скорости подачи. Это нужно для использования всех мощностей станка.
  • Получение экономичной скорости резания. Помогает рационально использовать режущие элементы. 

После просчетов необходимо проводить проверки по формулам или таблицам. Они дают понять, насколько выбранные элементы соответствуют мощностям станка, на котором будет выполняться резка металла, а также определяется мощность его привода. В особенности проверки нужны, если необходимо выполнить грубые обтирочные работы.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector