На обработку точением на станках токарной группы приходится большинство технологических операций при обработке тел вращения. Для получения качественного результата при минимальных затратах рассчитываются и назначаются режимы резания.
Оптимальные режимы резания влияют на целостность и продолжительность работы режущего инструмента, а также на кинематические, динамические характеристики станков.
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.
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.
Инструмент для точения: классификация
От качества и надежности токарных резцов в значительной степени зависит точность получаемых размеров и производительность обработки. Они должны обеспечивать:
получение требуемой формы;- размеры;
- качество поверхности;
- наибольшую производительность при минимальных силовых, а следовательно, энергетических затратах;
- технологичность в изготовлении;
- возможность восстановления режущих свойств;
- минимальный расход дорогостоящих инструментальных материалов.
Классифицировать токарные резцы можно по способу обработки:
- проходные;
- подрезные;
- отрезные;
- прорезные;
- галтельные;
- резьбовые;
- фасонные;
- расточные.
По материалу режущей части выделяют:
- инструментальные;
- быстрорежущие;
- твердосплавные:
- однокарбидные (вольфрамовые);
- двухкарбидные (титановольфрамовые);
- трехкарбидные (титанотанталовольфрамовые);
По конструктивному исполнению токарные резцы бывают:
Выбор типа токарного резца зависит от типа обрабатываемой поверхности (наружная, внутренняя), твердости материала заготовки, типа обработки (черновая, получистовая, чистовая), геометрических параметров и материала режущей части, державки.
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:
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:
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.
После определения необходимой мощности рассчитывается потребная мощность станка:
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.
Подачи, мм/об, при чистовом точении
| Радиус при вершине резца, мм | ||||||
| 0,4 | 1,2 | 2,0 | 0,63 | 0,10 | 0,14 | 0,17 |
| 0,10 | 0,165 | 0,21 | 2,5 | 0,20 | 0,29 | 0,35 |
Примечания:
Подачи даны для обработки материалов с sв=700 – 900 МПа;
для материалов с sв=500-700 МПа значения подач умножать на коэффициент Ks=0,45;
для материалов с sв=900 – 1100 МПа – на Ks=1,25.
Подачи, мм/об, допустимые прочностью пластины из твёрдого сплава, при черновом точении конструкционной стали
| Глубина резания, мм, не более | ||||
| 7 | 22 | |||
| 1.3 | 0.9 | 6 | 2.2 | 1.5 |
| 4.2 | 3.6 | 10 | 5.1 | 3.6 |
Примечание: При обработке с ударами подачу уменьшить на 20 %.
Рекомендуемые подачи, мм/об, для обработки отверстий осевым инструментом
| Группа подач | 2,5 | 10 | 16 | 25 | Конструкционные стали ( s в = 800 – 950 МПа) | ||||||
| 1 | 0.12 | 0.28 | 0.4 | 0.5 | |||||||
| 0.02 | 0.11 | 0.16 | 0.22 | Зенкерование | 0.45 | 0.6 | 0.75 | 2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
| 1 | 0.75 | 1.0 | 1.35 | ||||||||
| 0.45 | 0.6 | 0.8 | Чугун (НВ Ј 229) | ||||||||
| 1 | 0.18 | 0.35 | 0.5 | 0.6 | |||||||
| 0.03 | 0.15 | 0.22 | 0.27 | Зенкерование | 0.5 | 0.7 | 0.9 | 2 | 0.35 | 0.45 | 0.55 |
| 1 | 1.3 | 1.8 | 2.4 | ||||||||
| 0.75 | 1.0 | 1.4 | Читайте также: Стамески для резьбы по дереву фото На допускаемую скорость резания влияют следующие факторы: стойкость инструмента, физико-механические свойства обрабатываемого материала, подача и глубина резания, геометрические элементы режущей части инструмента, размеры сечения державки резца, смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ), допустимый износ инструмента, температура в зоне резания. Если стойкость резцов из быстрорежущей стали уменьшается с увеличением скорости резания, то стойкость резцов, оснащенных пластинками из твердых сплавов, в меньшей степени зависит от скорости резания и содержания в обрабатываемой стали легирующих элементов: хрома, вольфрама, марганца, кремния и др. С большей скоростью резания обрабатывают автоматные стали, цветные и легкие сплавы. Например, скорость резания алюминия в 5-6 раз больше, чем скорость обработки углеродистой конструкционной стали. Увеличение подачи и глубины резания вызывает интенсивный износ резца, что ограничивает скорость резания. Для достижения большей производительности резания выгоднее работать с большими сечениями среза за счет уменьшения скорости резания. Например, при увеличении подачи в 2 раза (с 0,3 до 0,6 мм/об) скорость резания необходимо уменьшить на 20-25%, а при увеличении в 2 раза глубины резания скорость резания следует уменьшить на 10-15%. На практике скорость резания увеличивают после того, как достигнуты предельные значения глубины резания и подачи. Необходимая скорость резания и соответствующая ей стойкость инструмента определяются геометрией режущей части резца, свойствами инструментального материала, обрабатываемостью заготовки и другими факторами. Например, увеличение площади сечения державки резцов из быстрорежущих сталей позволяет повысить скорость резания материала заготовки, так как улучшается теплоотвод и повышается жесткость резца; для твердосплавных резцов влияние сечения державки незначительно. Обильная подача СОЖ при черновом точении сталей резцами из быстрорежущих сталей (8-12 л/мин) повышает скорость резания на 20-30%, а при чистовом точении подача СОЖ с интенсивностью 4-6 л/мин обеспечивает повышение скорости резания на 8-10%. Для твердосплавного инструмента необходимо постоянное охлаждение, непрерывная подача СОЖ, так как при прерывистом охлаждении могут образоваться трещины на пластиках резца. Ориентировочные значения скорости резания для инструмента из быстрорежущей стали и твердосплавного инструмента при наружном точении заготовок из стали и чугуна приведены в табл.5.2. Ориентировочные значения параметров режима резания для инструмента, оснащенного минералокерамикой, в зависимости от обрабатываемого материала заготовок приведены в табл.5.3. Ориентировочные значения параметров режима резания для инструмента на основе эльбора-Р в зависимости от обрабатываемого материала и вида обработки заготовок приведены в табл.5.4. Чистовая обработка может осуществляться при малой подаче обычными резцами и широкими резцами при большой подаче. Последний способ применяют в основном при жесткой конструкции станка и заготовки, так как при точении возникают значительные силы в зоне резания. Длина главной режущей кромки резца должна быть не менее удвоенной подачи. При обработке конструкционной стали п=150-300 м/мин, S=4-6 мм/об, ^=0,1-0,3 мм, а при обработке чугуна и=40-60 м/мин, S=5-8 мм/об и z=0,2-l,0 мм. Скорость резания при наружном точении заготовок_ “> |
