Расчет режимов резания при точении на токарных станках

Режимы резания при токарной обработке

При токарной обработке с заготовки за определенное число проходов снимается лишний металл, называемый припуском. В результате получается изделие заданной формы с требуемыми размерами и классом шероховатости поверхностей. В общем виде операция точения детали на токарном станке выглядит следующим образом: резец последовательно перемещается с заданной подачей вглубь металла вращающейся заготовки, при этом его режущая кромка за каждый оборот удаляет с заготовки заданную толщину металла.

Режимы резания при токарной обработке определяют на основании ряда технических показателей, среди которых самые значимые — это подача инструмента и частота вращения детали, закрепленной в шпинделе станка. Правильный выбор и применение режимов обработки гарантируют не только геометрическую точность и экономичность изготовления, но и сохранность детали, инструмента и оборудования, а также безопасность станочника.


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:

Режимы резки при работе на токарном станке

На протяжении многих лет токарная обработка металлических и иных деталей остается одной из основных операций в металлургическом производстве. Со временем меняются технологии, на заводах внедряются современные станки с ЧПУ, однако суть остается неизменной – только грамотно выбранные параметры резания на агрегатах позволяют достичь нужного результата.

Виды и режимы работы токарных станков

Токарная работа на станках остается наиболее востребованным способом получения большинства изделий. Применение в этих целях более современных методов оправдано далеко не всегда ввиду их высокой стоимости.

Для получения различных деталей применяются те или иные токарные станки:

  • с ЧПУ (числовым программным управлением), благодаря которым удается достичь наивысшего качества и высокой скорости обработки поверхностей заготовок. Точение на данных агрегатах осуществляется с точностью до микронных долей, что обеспечивается за счет тонкой компьютерной настройки необходимых параметров;
  • лоботокарные, позволяющие вытачивать конические и цилиндрические детали нестандартных размеров;
  • револьверно-токарные, служащие для точения элементов из калиброванных прутков;
  • карусельно-токарные, используемые для создания заготовок больших диаметров;
  • токарно-винторезные, которые служат по большей части для обработки деталей цилиндрической формы.

В зависимости от материала подбирается тот или иной режим резки при токарной обработке, включающий в себя совокупность таких важных параметров, как:

  • вес изделия;
  • глубина воздействия;
  • допустимая скорость.

Все эти величины определяются специалистами с использованием нормативных документов и специализированных справочников. Прежде всего, следует внимательно изучить рекомендуемые в таблицах значения, чтобы выбрать оптимальные.

Режимы резания как при расточке внутренних диаметров, так и при обработке наружных поверхностей заготовок, должны назначаться с обязательным учетом возможностей агрегата и режущего инструмента. От правильности их выбора непосредственно зависит качество и скорость изготовления деталей.

При подборе характеристик операции резания важно определиться с выбором резака. Подбор осуществляется в зависимости от типа и материала исходной заготовки. Подачу резца назначают, исходя из необходимой скорости вращения шпинделя. Чем выше обороты, тем меньше должна быть ее величина. В противном случае металлическая деталь может перегреться и расплавиться.

Скорость резания при чистовой и черновой обработке различна. В последнем случае она несколько ниже, а подача, соответственно, выше. Чистовые проходы при резании осуществляются в режимах, обеспечивающих максимальную степень точности. Наиболее качественно эту операцию позволяют выполнить станки, оснащенные ЧПУ, имеющие бесчисленное множество эксплуатационных преимуществ.

Каждый раз затрачивать много времени на тщательное изучение немалого количества справочных таблиц, особенно в производственных условиях, когда необходимо успеть вовремя выполнить заказ, нецелесообразно. Какой бы токарный станок ни использовался при работе, все параметры резания взаимозависимы. При смене величины одного все остальные характеристики режимов резания, включая подачу и скорость, обязательно станут другими.

В связи с этим любая обработка осуществляется по специально разрабатываемым аналитическим и расчетным методикам. Все прописанные в нормативах параметры вычисляются посредством различных эмпирических формул. Точность обеспечивается благодаря известным характеристикам:

  • величины подачи;
  • частоты вращения шпинделя;
  • мощности агрегата.

В отдельных случаях необходимо также учитывать ряд других величин, оказывающих влияние на обработку поверхностей изделий.


Современные предприятия для проведения данных вычислений применяют специальные программы. Работнику достаточно только ввести вручную известные характеристики, и на экране компьютера сразу отобразятся все искомые параметры. Использование программного обеспечения значительно экономит время и упрощает работу, как и оснащение производств станками с ЧПУ.


Скорость резания при чистовой и черновой обработке различна. В последнем случае она несколько ниже, а подача, соответственно, выше. Чистовые проходы при резании осуществляются в режимах, обеспечивающих максимальную степень точности. Наиболее качественно эту операцию позволяют выполнить станки, оснащенные ЧПУ, имеющие бесчисленное множество эксплуатационных преимуществ.

Формулы точения / Turning formulas

380 Каталог PRAMET 2014 Токарная обработка Отрезка Обработка канавок Нарезание резьбы от PRAMET Стр.379

Токарные формулы для расчета параметров при механической обработке Скорость резания Подача на один оборот Средняя шероховатость поверхности при точении Таб

Токарные формулы для расчета параметров при механической обработке Скорость резания Подача на один оборот Средняя шероховатость поверхности при точении Таблица № 27 формулы для расчета параметров величина формула для расчета Единица Число оборотов v .1000 = D [об/мин] Скорость резания D. n V = 1000 [м/мин] Подача на один оборот f. J min Jot = n [мм/об] Минутная подача (скорость подачи s V a fm [м/мин] Теоретическое значение максимальной микронеровности поверхности 4 in 4 H 3 s 0 [мкм] Средняя шероховатость обработанной поверхности 43,9. fth88 R ot a r 0,97 e [мкм] Сечение (площадь стружки A = f a J ot p [мм2] Толщина стружки (для СМП без стружколома JS [мм] толщина стружки (для круглых СМП ”=L- a p D [мм] Снятый объем материала ;V ll О [см3.мин] Потребляемая мощность a f 1-c. k ,. v к P p J ot cl c r c = 6. 104. n [КВт] Приблизительная потребляемая мощность ap. ft. v P = p Jot c c x [КВт] Примечание n число оборотов [об/мин] D диаметр (инструмента или заготовки [мм] vc скорость резания [м/мин] ft подача (за один оборот [мм/об] fmin минутная подача (скорость подачи [мм/мин] R. теоретическое значение максимальной неровности поверхности [мм] R. средняя шероховатость обработанной поверхности [мм] (о, подача за один оборот [мм/об] Ге радиус закругления вершины инструмента [мм] A сечение стружки [мм2] ‘о, подача за один оборот [мм/об] а глубина резания [мм] Kr угол в плане главной режущей кромки [°] h толщина стружки [мм] vc скорость резания [м/мин] fmm минутная подача (скорость подачи [мм/мин] Q снятый объем материала [см3/мин] за единицу времени Pc потребляемая мощность [КВт] ap глубина резания [мм] fot подача [мм/об] c постоянная Кте [1] kc удельное сопротивление резанию [МПа] kg коэффициент, включающий влияние угла у0 [1] n эффективность станка (как правило = 0,75 [1] x коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала [1] материал сталь чугун Al коэффициент х 20 25 100 PRAMET 379

809 Каталог WALTER 2013 Дополнение к общему Стр.H-5

Основные формулы токаря для расчета режимов резания при точении на токарных станках Частота вреащения шпинделя Скорость резания Подача Поперечное сечение стружки

Основные формулы токаря для расчета режимов резания при точении на токарных станках Частота вреащения шпинделя Скорость резания Подача Поперечное сечение стружки _ Общая техническая информация Формулы для токарной обработки Walter Частота вращения vc х 1000 min1 Dc х7Е J Скорость резания Dc хх n vR = 1000 m/min Подача Vf = n x f mm/min Удельный съём материала Q = vcxapxf cm3/min Поперечное сечение стружки A=hxb = apxf mm2 Ширина стружки, толщина стружки ап b = mml h = f х sinK mm siriK 1 1 Основная сила резания Fc = Ax kci.1 xh-“10 N Мощность привода Pmot = 1СГС- kW 60000 x ri Время обработки th = f X n min Глубина профиля, шероховатость Rmax – g x r x 1000 pn n Частота вращения мин-1 Dc Диаметр заготовки мм Vc Скорость резания м/мин Vf Подача мм/мин f Подача на оборот мм Q Удельный съём материала см3/мин aP Глубина резания мм A Поперечное сечение стружки мм2 h Толщина стружки мм b Ширина стружки мм к Угол в плане Fc Сила резания N kc1.1 Удельная сила резания Н/мм2 для поперечного сечения стружки 1 мм2 mc Поправочный коэффициент для фактической kc P mot Потребляемая мощность кВт th Машинное время мин lm Длина обработки мм Rmax Высота профиля мкм r Радиус на уголках мм n КПД станка (0,75 – 0,9) mc и kc 1.1 см. таблицу на стр. H 7 в Общем каталоге Walter 2012. a p H-5 Расчет частоты вращения шпинделя металлорежущего станка при токарной обработке Производительность металлообработки Удельный съём материала

932 Каталог SUMITOMO 2016 Металлорежущий инструмент Пластины Сверла Фрезы Резцы для станков Стр.N2

Составляющие силы резания и необходимая мощность при точении на металлорежущих токарных станках Вычисление скорости резания Шероховатость теоретическая

Составляющие силы резания и необходимая мощность при точении на металлорежущих токарных станках Вычисление скорости резания Шероховатость теоретическая _ Основы точения I Вычисление необходимой мощности Рс: Мощность (кВт) Vc: Скорость резания (м/мин doc f Vc Кс f : Подача (мм/об) 60хюэх doc: Глубина резания (мм) D : КПД (0,7-0,85) W Н = Кс коэффициент силы 0,75 резания (Н/мм2) Н : Требуемая мощность (л.с.) приблизительное значение Сталь: 2.500 – 3.000 Н/мм2 Чугун: 1.500 Н/мм2 Алюминиевые сплавы : 800 Н/мм2 I Силы резания Fi: Тангенциальная составляющая F2: Осевая составляющая F3: Радиальная составляющая I Вычисление силы резания Р : Сила резания (Н) Ко: Коэффициент силы резания (Н/мм2) q : Поперечное сечение срезаемого слоя (мм2) F=Kc-q I Скорость резания и силы резания Передний угол: -10° Передний угол: 0° 80 160 240 Скорость резания (м/мин) I Передний угол и силы резания I Вычисление скорости резания Вычисление частоты вращения 1000 Vc п- % D Vc D 71 = Частота вращения (об/мин) Скорость резания (м/мин) Диаметр заготовки (мм) 3,14 (Eg.) vc=150m/mhh, D 1000×150 =100мм 478 об/мин сти резания П 3,14×100 Вычисление скорс я D Vc = 1.000 см. табл. Выше : Частота вращения (об/мин) vc : Скорость резания (м/мин) f : Подача (мм/об) doc: Глубина резания (мм) D : Диаметр заготовки (мм) I Подача и сила резания (для угл. сталей) О 2.000 V- Коэффициент 800 N/mm2 о- – eOON/mm2 400 N/mm2 0 0,1 0,2 0,04 0,4 Подача (мм/об) При уменьшении подачи удельное сопротивление возрастает I Теоретическая шероховатость f2 Rz = 8Г Rz: Шероховатость (мм) f : Подача (мм/об) : Радиус при вершине (мм) / Rz Действительная шероховатость Сталь: Выше теоретической в 1,5-3 раза Чугун : Выше теоретической в 3-5 раз Методы снижения шероховатости Использовать пластину с большим радиусом при вершине Оптимизировать скорость резания и подачу для избегания появления нароста Изменить сплав пластины Использовать геометрию Wiper I Радиус при вершине и сила резания 3500 О 500 Тангенциальная составляющая Осевая составляющая РадкЙпьная составляющая 0,4 0,8 1,2 1,6 Радиус при вершине (мм) Большой радиус при вершине увеличивает радиальную составляющую Обрабатываемый материал: 42CrMo4 (Hs38) Пластина: TNGA220400 Державка: PTGNR2525-43 Режимы резания: vc =1 ООм/мин doc=4MM f =0,45мм/об N2 Техническое Руководство Техническое руководство

45 Каталог KORLOY 2013 Металлорежущий инструмент и инструментальная оснастка Стр.

Фото токарного резца по металлу из инструментального каталога Инструмент с режущей сменной пластиной из твердого сплава Показан процесс продольного точения

Фото токарного резца по металлу из инструментального каталога Инструмент с режущей сменной пластиной из твердого сплава Показан процесс продольного точения _ стальной заготовки профильным токарным резцом Korloy со сменной ромбической твердосплавной пластиной Прижим СРП повышенной жесткости Полностраничная красочная иллюстрация промышленного инструментального каталога 2013 южнокорейского изготовителя Карлой

932 Каталог SUMITOMO 2016 Металлорежущий инструмент Пластины Сверла Фрезы Резцы для станков Стр.N2

Ключевые моменты процесса

Для работы подойдут следующие материалы: металлы, пластики, дерево, минералы. Конечно, для каждого конкретного случая требуется особый инструмент и технологические приемы. Если труд с относительно мягкими из них (пластмасса, алюминий, бронза) обычно не вызывает сложностей, то высоколегированные стали требуют строгого контроля качества заточки. В противном случае происходит быстрый износ режущей кромки. Для увеличения эффективности обязательно использовать эмульсию, обеспечивающую снижение трения и охлаждение рабочей зоны.

Кратко опишем процесс:

Деталь закрепляется в патроне или на двух центрах;

В зависимости от необходимых манипуляций выбираются параметры режима резания при токарной обработке;

Предмет устанавливается в правильное положение и проверяется надежность всех фиксаций;

Находим первую точку касания;

Начинаем снимать металл или другой материал;

Контролируем габариты штангенциркулем и микро́метром;

Следует четко понимать, что приемы достаточно разнообразны, и невозможно коротко описать все нюансы. Заготовка может быть величиной от доли миллиметра до нескольких десятков метров. Характеристики изделия кардинально отличаются по твердости и вязкости. Уровень первичной отделки болванки может быть самым разным и иметь внешний слой с другими качествами. Часто нужно сделать сферическую поверхность на маленьком участке. Это накладывает определенные ограничения, так как часть приспособлений не рассчитана на циклические нагрузки.

Карусельный аппарат предназначен для придания формы изделиям крупного диаметра. Внешне он представляет собой стол с патроном значительных размеров, вращающийся в горизонтальной плоскости. Инструмент для рассечения подается сверху и может быть не один. Названием он обязан схожести с детскими аттракционами.

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/мм 2 , 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.

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 мм 2 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:

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.

При подстановке данных в формулу скорости резания получаем:

Vр=340?0,54/(60 0,2 5 0,15 0,78 0,45 ) =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:

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;

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

9. Эффективная мощность резания определяется по формуле:

где Рz – тангенциальная составляющая силы резания.

Показатели степени и постоянная CPz определяются по таблице 2.9.

Корректируем частоту вращения шпинделя по пас­портным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения = 400 мин -1 .

6. Действительная скорость главного движения реза­ния:

м/мин (≈ 2,51 м/с).

7. Мощность, затрачиваемая на резание:

кВт,

где — в кгс, а -в м/мин,

Н (с. 271).

Для заданных условий обработки = 92; = 1; = 0,75; = 0.

Учитываем поправочные коэффициенты на силу резания:

; 210 HB (по условию); = 0,4; ; = 1,0, так как = 45°; = 1,0 (там же), так как = 12° (принимаем по графе « = 10°»); = 1,0 (там же), так как = 0°;

Н (≈ 87 кгс).

кВт. В единицах СИ (Вт) , где — в Н, а – в м/с;

Вт кВт.

8. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка. У станка 16К20 кВт; ; 2,14 m -1 ,

где m – общее число ступеней скорости соответствующего элемента станка-шпинделя токарного или фрезерного станка, стола продольно-строгального станка и т.д;

φ – знаменатель ряда.

Отсюда можно определить любую из четырех величин-nmax, nmin, φ или m, если известны или выбраны значения всех остальных. Чаще всего необходимо для построения ряда по известным nmax, nmin, и m определить φ. В современных станках чаще всего применяются средние значения зпаменателя ряда φ: 1,26;1,41или 1,58. Из ранее приведенной формулы следует:

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:

Материал детали: ковкий чугун КЧ35 ГОСТ 1215-79

Диаметр заготовки: мм

Диаметр после обработки: мм

Длина обрабатываемой поверхности: мм

Шероховатость обработанной поверхности: мкм

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

Расчет режимов резания при точении на токарных станках

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
  • Инструмент для точения: классификация
  • Схема расчета режимов

  • проходные;
  • подрезные;
  • отрезные;
  • прорезные;
  • галтельные;
  • резьбовые;
  • фасонные;
  • расточные.

Пример расчета режимов резания при точении

На токарно-винторезном станке 16К20 производится черновое обтачивание на проход вала D=68 мм до d=62 мм. Длина обрабатываемой поверхности 280 мм; длина вала l1= 430 мм. Заготовка – поковка из стали 40Х с пределом прочности sв=700 МПа. Способ крепления заготовки – в центрах и поводковом патроне. Система СПИД недостаточно жесткая. Параметр шероховатости поверхности Ra=12,5 мкм. Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания; определить основное время.

1.

Выполнение эскиза обработки.

2. Выбор режущего инструмента

Для обтачивания на проход вала из стали 40Х принимаем токарный проходной резец прямой правый с пластинкой из твердого сплава Т5К10 [2. Исходя из справочных данных, принимаем геометрические параметры режущей части резца:

g=15 0 ; a=12; l=0 [3],

3. Назначение режимов резания

3.1. Глубина резания. При черновой обработке припуск срезаем за один проход, тогда

3.2. Назначаем подачу. Для черновой обработки заготовки из конструкционной стали диаметром до 100 мм (для станка 16К20) при глубине резания до 3 мм [2], [3]:

Принимаем S=0,8 мм/об.

3.3. Скорость резания, допускаемая материалом резца

, м/мин

где Cv=340; x=0,15; y=0,45, m=0,2, T=60 мин [2], [3]

Поправочный коэффициент для обработки резцом с твердосплавной пластиной

, [2], [3],

тогда

м/мин

3.4. Частота вращения, соответствующая найденной скорости резания

, об/мин

об/мин.

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка

3.5. Действительная скорость резания

, м/мин; м/мин.

4. Основное технологическое время

, мин

Путь резца L=l+y + , мм

Врезание резца y=t×ctgj=3×ctg 60 0 =3×0,58=1,7 мм

Пробег резца =1,3 мм.

Тогда L=280+1,7+1,3=383 мм.

мин.

Непосредственно в процессе работы на станке глубина резания t, мм, выбирается в зависимости от припус­ка на обработку Zи требуемой шероховатости поверхности, кото­рая определяется среднеарифметическим значением отклонения профиля обработанной поверхности Rа, мкм. При обработке заготовок на токарном станке рекомендуются следующие значения глубины реза­ния:

– при черновой обработке глубину резания tобычно прини­мают равной припуску Z;

– при получистовой обработке t= (0,5. 2) мм;

– при чистовой обработке t= (0,1. 0,4)мм.

Глубина резания устанавливается по лимбу поворотом рукоятки поперечного суппорта.

Значение подачи S мм/об, выбирается в зависимости от требуемой шероховатости поверхности Rа, радиуса при вершине резца r (мм), и корректируется в соответствии с реально имеющимися на станке значениями.

Обычно принимается ближайшее меньшее значение подачи. Для его выбора рекомендуется пользоваться данными табл.1.

Вид обработкиШероховатость поверхности, RaРадиус при вершине резца, r (мм)
0.51.5
Черновая Получистовая Чистовая10. 5 5. 2,5 2,5…1,250,4-0,55 0,2-0,3 0,11-0,150,56-0,65 0,3 -0,4 0,15-0,200,66-0,7 0,4 -0,5 0,20-0,25

На токарно-винторезном станке мод.1К62 имеются следующие про­дольные подачи Sпр, мм/об: 0,11; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,17; 0,195; 0,21; 0,22; 0,26; 0,28; 0,30; 0,34; 0,39; 0,43; 0,47; 0,52; 0,57; 0,61; 0,70.

Значения, имеющихся на станке, поперечных подач составляют половину соответствующей продольной подачи, то есть Sп= 0,5 Sпр.

На станке мод. 1А616 имеются продольные подачи – Sпр, мм/об: 0,037; 0,045; 0,054; 0,065; 0,074; 0,091; 0,11; 0,124; 0,148; 0,18; 0,22; 0,26; 0,295; 0,36; 0,44; 0,52.

Для токарно-винторезного станка 16К20 имеем следующие данные:

Продольные подачи, мм/об: 0,05; 0,06; 0,075; 0,09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,36; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8.

Поперечные подачи, мм/об: 0,025; 0,03; 0,0375; 0,045; 0,05; 0,0625; 0,075; 0,0875; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4.

Требуемое значение подачи устанавливается коробкой подач 2 (рис.10). Скорость резания V, м/мин, выбирается в соответствии с принятыми значениями глубины резания t и подачи S , и конк­ретными условиями обработки, главными из которых считаются материал обрабатываемой заготовки, материал и геометрические па­раметры режущего инструмента, а также вид выполняемой операции, применение охлаждения в процессе резания и т.п.

При выполнении данной работы скорость резания V рекоменду­ется принимать:

– для продольного точения резцами из твердых сплавов в преде­лах от 50 до 100 м/мин;

– для продольного точения резцами из твердых сплавов в преде­лах от 50 до 100 м/мин;

– при сверлении отверстий сверлами из быстрорежущей стали 15. 30 м/мин;

– при протечке канавок, отрезке 20. 50 м/мин.

После назначения требуемой скорости резания по формуле (3.4) делаем расчет частоты вращения шпинделя.

Расчетное значение n корректируется до ближайшего меньшего значения частоты вращения шпинделя, имеющегося на станке.

Станок 1К62 имеет следующие частоты вращения шпинделя, n,об/мин: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 360; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 3600 и 2000.

У станка 1А616 имеются частоты вращения шпинделя n, об/мин: 9, 11,2; 18; 28; 45; 56; 71; 90; 112; 140; 180; 224; 280; 355; 450; 560; 710; 960; 1320; 1400; 1800.

У станка 16 К20 частота вращения шпинделя, об/мин: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600.

Принятая частота вращения шпинделя устанавливается коробкой скоростей, которая находится на передней бабке станка (3). (рис.11).

Обычно принимается ближайшее меньшее значение подачи. Для его выбора рекомендуется пользоваться данными табл.1.

Расчёт режимов резания при точении

Расчёт режимов резания при точении

Расчет:

1.Выбираем токарный прямой проходной резец с пластиной из твёрдого сплава Т14К8 для чернового точения при относительно равномерном сечении среза и непрерывном резании, т.к. обрабатывается прокат([2], стр.116). Конструкционные параметры резца: h*b*l=25*16*140([2], стр.120), размеры сечения державки резца h*b=25*20, т.к. для токарных станков с высотой центров 200мм это максимальные размеры. Геометрические параметры режущей части инструмента: главный передний угол γ=15º([1], стр. 189), передний угол на упрочняющей фаске γ =-5º, главный задний угол на пластине из тв. сплава α=12º, главный угол в плане γ=90º, вспомогательный угол в плане γ =15º([1], стр. 190). Радиус при вершине лезвия принимаем r=1мм.

2.Назначаем режимы резания

2.1.Глубина резания равна:

2.2.Выбираем подачу(по справочнику: [2], стр.266). Для чернового наружного точения деталей диаметром от 100 до 400 мм из легированных сталей при глубине резания от 5 до 8 мм рекомендуется значение S=0,6-1,0мм/об. Принимаем S=0,7мм/об.

2.3.Назначаем период стойкости резца – время работы резца между переточками: Т=60мин(по справочнику, [2], стр.268).

2.4.Определяем скорость резания, допускаемую режущими свойствами резца:

, где

с =350, x=0,15, y=0,35, m=0,2 ([2], стр. 269).

Определяем поправочный коэффициент k = , где

(учитывает качество обрабатываемого материала), ([2], стр.261)

(учитывает состояние поверхности заготовки), ([2], стр.263)

(учитывает марку стали резца Т14К8), ([2], стр.263)

(учитывает геометрические параметры резца), ([2], стр. 271)

k =0,6·0,8·0,8·0,7·0,97=0,26

2.5.Определяем частоту вращения шпинделя при найденной скорости:

, по паспорту станка частота вращения лежит в пределах от 12,5 до 1600 об/мин, следовательно выбираем n=80 об/мин.

2.6.Фактическая скорость будет равна:

2.7.Вычисляем главную силу резания:

, где

, x=1, y=0,75, n=-0,15 ([2], стр. 273)

Определяем поправочный коэффициент

(учитывает качество обрабатываемого материала), ([2], стр.264)

(учитывают геометрические параметры резца), ([2], стр. 275)

Таким образом сила резания равна:

2.8.Эфективную мощность рассчитаем по формуле:

2.9.Мощность электродвигателя главного привода, необходимая для осуществления процесса резания равна: . На станке 16К20 мощность электродвигателя главного привода равна 11 кВт, что больше 10,725кВт, значит обработка возможна.

3.Расчитаем машинное время:

, где

Расчёт режимов резания при точении

Расчет:

1.Выбираем токарный прямой проходной резец с пластиной из твёрдого сплава Т14К8 для чернового точения при относительно равномерном сечении среза и непрерывном резании, т.к. обрабатывается прокат([2], стр.116). Конструкционные параметры резца: h*b*l=25*16*140([2], стр.120), размеры сечения державки резца h*b=25*20, т.к. для токарных станков с высотой центров 200мм это максимальные размеры. Геометрические параметры режущей части инструмента: главный передний угол γ=15º([1], стр. 189), передний угол на упрочняющей фаске γ =-5º, главный задний угол на пластине из тв. сплава α=12º, главный угол в плане γ=90º, вспомогательный угол в плане γ =15º([1], стр. 190). Радиус при вершине лезвия принимаем r=1мм.

2.Назначаем режимы резания

2.1.Глубина резания равна:

2.2.Выбираем подачу(по справочнику: [2], стр.266). Для чернового наружного точения деталей диаметром от 100 до 400 мм из легированных сталей при глубине резания от 5 до 8 мм рекомендуется значение S=0,6-1,0мм/об. Принимаем S=0,7мм/об.

2.3.Назначаем период стойкости резца – время работы резца между переточками: Т=60мин(по справочнику, [2], стр.268).

2.4.Определяем скорость резания, допускаемую режущими свойствами резца:

, где

с =350, x=0,15, y=0,35, m=0,2 ([2], стр. 269).

Определяем поправочный коэффициент k = , где

(учитывает качество обрабатываемого материала), ([2], стр.261)

(учитывает состояние поверхности заготовки), ([2], стр.263)

(учитывает марку стали резца Т14К8), ([2], стр.263)

(учитывает геометрические параметры резца), ([2], стр. 271)

k =0,6·0,8·0,8·0,7·0,97=0,26

2.5.Определяем частоту вращения шпинделя при найденной скорости:

, по паспорту станка частота вращения лежит в пределах от 12,5 до 1600 об/мин, следовательно выбираем n=80 об/мин.

2.6.Фактическая скорость будет равна:

2.7.Вычисляем главную силу резания:

, где

, x=1, y=0,75, n=-0,15 ([2], стр. 273)

Определяем поправочный коэффициент

(учитывает качество обрабатываемого материала), ([2], стр.264)

(учитывают геометрические параметры резца), ([2], стр. 275)

Таким образом сила резания равна:

2.8.Эфективную мощность рассчитаем по формуле:

2.9.Мощность электродвигателя главного привода, необходимая для осуществления процесса резания равна: . На станке 16К20 мощность электродвигателя главного привода равна 11 кВт, что больше 10,725кВт, значит обработка возможна.

3.Расчитаем машинное время:

, где

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

2.Назначаем режимы резания

РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ

Глубину резания определяют в основном припуском на обработку, который выгодно удалять за один рабочий ход. Для уменьшения влияния сил резания иногда разделяют припуск на несколько рабочих ходов: 60% – при черновой обработке, 20-30 % – при получистовой и 10-20% – при чистовой обработке. Глубина резания t для черновой обработки равна 3-5 мм; для получистовой – 2-3 мм и чистовой – 0,5+-1,0 мм.

Подача ограничивается силами, действующими в процессе резания, которые могут привести к поломке режущего инструмента и станка. Целесообразно работать с максимально возможной подачей. Обычно подачу назначают по таблицам справочников, составленным на основе специальных исследований и изучения опыта работы машиностроительных заводов. После выбора подачи из справочников ее корректируют по кинематическим данным станка, на котором ведут обработку. При этом выбирают ближайшую меньшую подачу. Для черновой обработки подача S=0,3-H,5 мм/об, для чистовой – 0,1-Ю,4 мм/об.

При одинаковой площади поперечного сечения среза нагрузка на резец меньше при работе с меньшей подачей и большей глубиной резания, а нагрузка на станок (по мощности), наоборот, меньше при работе с большей подачей и меньшей глубиной резания.

Скорость резания зависит от конкретных условий обработки, которые влияют на стойкость (время работы от переточки до переточки) инструмента. Чем больше скорость резания при работе инструмента при одной и той же стойкости, тем выше его режущие свойства, тем более он производителен.

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_

Глубину резания определяют в основном припуском на обработку, который выгодно удалять за один рабочий ход. Для уменьшения влияния сил резания иногда разделяют припуск на несколько рабочих ходов: 60% – при черновой обработке, 20-30 % – при получистовой и 10-20% – при чистовой обработке. Глубина резания t для черновой обработки равна 3-5 мм; для получистовой – 2-3 мм и чистовой – 0,5+-1,0 мм.

Формулы и параметры при расчете режимов резания

Режимы резания: описание и основные параметры. Правила расчета и корректировки скорости, подачи, глубины и силы резания. Необходимые формулы. Зависимость от характеристик оборудования и инструмента.

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.

Режимы резания: описание и основные параметры. Правила расчета и корректировки скорости, подачи, глубины и силы резания. Необходимые формулы. Зависимость от характеристик оборудования и инструмента.

Схема расчетов

Перед выполнением расчетов операции резания необходимо определить, какой тип режущего инструмента будет использоваться в данном случае. При токарной или абразивной обработке хрупких материалов выбирают оснащение с минимальными показателями. Следует не забывать, что во время работы деталь обычно довольно сильно нагревается. Если скорость обработки будет очень высокая, она может деформироваться, что приведет к ее непригодности.

Обязательно учитывается, какая обработка будет осуществляться – чистовая или черновая. В первом случае подбирают рабочие параметры, которые обеспечат максимальную точность. Специалисты обращают внимание и на толщину срезаемого слоя. В зависимости от данной характеристики выбирается количество проходок для выполнения обрезки на специальном оборудовании.


На современных производствах для выполнения подобных расчетов используют специальное программное обеспечение. Специалисту достаточно ввести известные данные, после чего компьютер выдаст вычисляемые величины. Применение программ для расчетов существенно облегчает работу специалистов и делает производство более эффективным.

Расчет режимов резания при точении на токарных станках

2.2. Выбор рациональных режимов резания при точении

Элементами режима резания являются: глубина резания, подача и скорость резания.

Глубина резания t (мм) – расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по нормали к последней. При точении – это толщина слоя металла срезаемого за один проход резца. При обтачивании, растачивании, рассверливании

где D – наибольший диаметр касания инструмента с деталью, мм;
d – наименьший диаметр касания инструмента с заготовкой, мм.

При сверлении t = D / 2,

где D – диаметр отверстия, мм.

При отрезании и вытачивании канавки глубина резания соответствует ширине прорези, выполняемая резцом за один проход.
Подача (мм/об) – величина перемещения инструмента за один оборот заготовки. Различают продольную, поперечную и наклонную подачи в зависимости от направления перемещения резца. Рекомендуется для данных условий обработки выбирать максимально возможную величину подачи.

Скорость резания V (м/мин) – путь, который проходит наиболее удаленная от оси вращения точка поверхности резания относительно режущей кромки в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания для станков с главным вращательным движением (токарных, сверлильных, фрезерных) подсчитывается по формуле

V = p Dn / 1000 » Dn / 320,

где D – наибольший диаметр заготовки (при токарной обработке),

диаметр сверла (при сверлении) или диаметр фрезы (при фрезеровании), мм;

n – частота вращения заготовки или инструмента, об/мин.

Режим резания, который обеспечивает наиболее полное использование режущих свойств инструмента и возможностей станка при условии получения необходимого качества обработки, называется рациональным.

Для повышения производительности труда рекомендуется работать с возможно большим режимом резания. Однако его увеличение ограничивается стойкостью инструмента, жесткостью и прочностью обрабатываемой детали, узлов станка и его мощностью.

Высокая производительность может быть достигнута, если в первую очередь будут приняты наибольшие возможные значения глубины резания и подачи и в зависимости от них – допустимая скорость резания, обеспечивающая принятую стойкость инструмента.

Выбор режима резания выполняют на основании исходных данных: чертежа обрабатываемой детали, размеров заготовки, типа, материала и геометрии инструмента, паспортных данных станка в следующем порядке.

1. Глубина резания принимается в зависимости от величины припуска. Рекомендуется вести обработку за один проход. Минимальное число проходов определяется мощностью станка, жесткостью детали и заданной точностью обработки. При черновой обработке (если условия позволяют) глубину резания назначают максимальной – равной всему припуску. Точные поверхности обрабатывают вначале предварительно, затем окончательно. При чистовой обработке глубину резания назначают в зависимости от требуемых степени точности и шероховатости поверхности в следующих пределах: для шероховатости поверхности до R z от 10 до 20 включительно глубина резания 0,5 – 2,0 мм, для R z от 2,5 до 0,063 – 0,1 – 0,4 мм.

2. Подачу выбирают из нормативных таблиц в зависимости от марки обрабатываемого материала, размеров заготовки и выбранной глубины резания. Рекомендуется для данных условий обработки выбирать максимально возможную величину подачи. При черновой обработке ее значение ограничивается жесткостью детали, инструмента и допустимым усилием предохранительного механизма подачи станка. Подача для чистовой обработки определяется главным образом шероховатостью обрабатываемой поверхности. Для уменьшения шероховатости подачу следует принимать меньшей.

Окончательно подачу корректируют исходя из данных станка и принимают ближайшую из имеющихся на станке.

3. Скорость резания, допускаемая инструментом, определяется заданной стойкостью резца, глубиной резания, подачей, твердостью обрабатываемого материала и рядом других факторов. Средняя стойкость резца обычно принимается равной 30–90 мин.

Скорость резания назначают по соответствующим нормативным таблицам в зависимости от свойств обрабатываемого материала, принятых значений глубины резания и подачи. Такие таблицы составлены для определенных условий работы. Поэтому если действительные условия резания отличаются от нормативных, выбранную скорость надо умножить на поправочные коэффициенты, прилагаемые к таблицам.

4. Зная скорость резания, определяют частоту вращения n (об/мин) из формулы

n = 1000V / p D » 320V / D,

где V – скорость резания, м/мин; D – наибольший диаметр касания инструмента с заготовкой, мм.

Так как станок точно такой частоты вращения шпинделя может не иметь, вследствие ее ступенчатого регулирования, то назначают ближайшую меньшую величину. В результате этого незначительно снижается скорость резания, но зато стойкость режущего инструмента повышается.

5. По принятой частоте вращения подсчитывается действительная скорость резания (м/мин).

6. Проверку режима резания по мощности при черновом точении можно выполнить, пользуясь формулой

где V – скорость резания, м/мин.; 1020 – коэффициент перевода Н x м/с в кВт; P z – вертикальная составляющая силы резания, Н.

Вертикальная составляющая силы резания P z (Н) – сила сопротивления резанию, действующая в вертикальном направлении касательно к поверхности резания. Для приближенных расчетов ее можно определить из формулы

где K – коэффициент резания, равный силе резания, приходящейся на 1 мм 2 площади поперечного сечения срезаемой стружки, МПа (табл. 11);

t – глубина резания, мм; S – подача, мм/об.

Среднее значение коэффициента резания К при точении

После подсчета мощности резания должно соблюдаться условие

где N рез – мощность, необходимая на резание; N шп – мощность на шпинделе.

Пример . Выбрать режимы резания для обтачивания вала из стали 45 ( s в = 650 МПа) при следующих данных : диаметр заготовки D = 45 мм, диаметр детали d = 40-0,05 мм, длина обрабатываемой поверхности L = 200 мм, шероховатость Ra = 2,5 мкм, установка в патроне и заднем центре.

Станок токарно-винторезный 1К62; резец – проходной упорный с пластинкой из твёрдого сплава Т15К6.

Геометрия резца: g = 12 ° , a = 10 ° , j = 90 ° , r = 1 мм; форма передней поверхности – плоская с положительным передним углом.

Решение. Учитывая высокую точность и малую шероховатость поверхности детали, обтачивание следует выполнять за два перехода . На чистовое точение оставлен припуск 1 мм на диаметр.

Назначаем режим резания для чернового перехода.

1. Глубина резания

t = ( D – d ) / 2 = (45 – 41) / 2 = 2 мм.

2. Из табл. 20 выбираем подачу равную S = 0,5 мм/об.

3. По табл. 27 выбираем скорость резания V = 166 м/мин.

По табл. 28 устанавливаем поправочные коэффициенты для заданных условий работы: К1 = 1; К2 = 1,15; К3 = 1; К4 = 1; К5 = 0,8.

Умножаем табличную скорость на поправочные коэффициенты:

V = 166 * 1,15 * 0,8 = 152 м/мин.

4. Определяем необходимую частоту вращения заготовки

n = 320 * V / D = 320 * 152 / 45 = 1080 об/мин.

По паспорту станка табл. 31 принимаем ближайшую меньшую частоту вращению n = 1000 об/мин.

5. Уточняем действительную скорость резания

V = Dn / 320 = 45 * 1000 / 320 = 140 м/мин.

6. Проверяем режим резания по мощности на шпинделе станка. Вычисляем усилие резания: P z = KtS.

Из табл. 11 коэффициент резания К = 1780 МПа, тогда

P z = 1780 * 2 * 0,5 = 1780 Н.

Мощность, необходимая на резание,

N рез = P z V / 60 * 1020 = 1780 * 140 / 60 * 1020 = 4,1 кВт.

Из табл. 14 мощность двигателя станка N дв = 10 кВт.

КПД станка принимаем h = 0,75. Тогда мощность на шпинделе составит

N шп = N дв h = 10 * 0,75 = 7,5 кВт,

что вполне достаточно для осуществления выбранного режима резания.

Назначаем режим резания для чистового перехода.

1. Глубина резания

t = (41 – 40) / 2 = 0,5 мм.

2. Подача (табл. 21) S = 0,2 мм/об.

3. Скорость резания из табл. 27 составляет 235 м/мин.

Уточняем скорость резания соответственно изменённым условиям работы:

n = 235 * 1,15 * 0,8 = 216 м/мин.

4. Определяем частоту вращения заготовки:

n = 320 V / D = 320 * 216 / 41 = 1680 об/мин.

Исходя из данных станка (табл. 31) принимаем n = 1600 об/мин.

5. Действительная скорость резания

V = Dn / 320 = 41 * 1600 / 320 = 205 м/мин.

t = ( D – d ) / 2 = (45 – 41) / 2 = 2 мм.

Расчет режимов резания

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования [16].

Элементы режимов резания обычно устанавливают в следующем
порядке[5]:

Глубиной резания (t, мм) называется расстояние между обрабатываемой и обра­ботанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно к последней.

· При черновой обработке ее назначают по возможности максимальной, равной 70 – 75% всего припуска на обработку;

· При чистовой обработке глубину назначают в зависимости от требований к точности размера обрабатываемой поверхности
равной 20 – 25% общего припуска.

· При отделочной обработке глубина назначается в зависимости от
шероховатости поверхности;

Подачей (S, мм/об) называют путь точки режущей кромки инструмента относи­тельно заготовки в направлении движения подачи за один оборот или за один ход заготовки или инструмента.

· При черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности системы СПИД, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки и других ограничивающих факторов;

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

– Скоростью резания (V, м/мин) называют расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении главного движения в единицу времени.

Сила резания (P,H) это главная составляющая Pz ,определяющая расходуемую на резание мощность и крутящий момент на шпинделе станка.

Стойкость (Т, мин) – период работы инструмента до затупления. Среднее значение стойкости инструмента при одноинструментной
обработке 30 – 60мин.

Исходными данными при выборе режимов резания являются:

Ø сведения о заготовке (вид заготовки, материал и его характеристика, величина припусков, состояние поверхностного слоя);

Ø характеристика обрабатываемой детали (форма, размеры, допуски на обработку, требования к состоянию поверхностного слоя и
шероховатости);

Ø параметры режущего инструмента (типоразмер, материал режущей части, геометрические параметры);

Ø паспортные данные станков (техническая характеристика).

Одной из главных задач при выборе режимов резания является обеспече­ние требуемого качества изготовляемых изделий при максимальном уровне производительности и минимальной себестоимости как процесса обработки за­готовки в целом, так и выполнения технологической операции (перехода).

Выбор величин элементов резания начинают с определения глубины
резания.

Расчет режимов резания при точения

Глубину резания при точении цилиндрической поверхности определяют
по формуле:

где d – диаметр обработанной цилиндрической поверхности заготовки, мм;

D – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм.

При расчете подачи s: при черновом точении прини­мается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, про­чности режущей пластины и прочности дер­жавки. Рекомендуемые подачи при черновом наружном точении приведены в [15, ст. 266, табл. 11], а при черновом
растачивании — [15, ст. 267, табл. 12].

Максимальные величины подач при точе­нии стали 45, допустимые
прочностью пла­стины из твердого сплава, приведены [15, ст. 268, табл. 13].

Подачи при чистовом точении выбирают в зависимости от требуемых параметров ше­роховатости обработанной поверхности и ра­диуса при
вершине резца [15, ст. 268, табл. 14].

При прорезании пазов и отрезании вели­чина поперечной подачи зависит от свойств обрабатываемого материала, размеров паза и диаметра обработки
[15, ст. 268, табл. 15].

Рекомендуемые подачи при фасонном точе­нии приведены
в [15, ст. 269, табл. 16].

Скорость резанияV, при наружном продольном и поперечном точении и растачи­вании рассчитывают по эмпирической формуле:

[ м/мин],

где коэффициент, зависящий от материала инструмента, обрабатываемого материала, вида обработки и характера [15, ст. 269, табл. 17];

Т=30 – 60мин стойкость режущего инструмента;

х, у,m – показатели степени приведены в [15, ст.269, табл.17]

произведение ряда коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки, состояния поверхности, материала инструмента.

Значения данных коэффициентов приведены в справочнике:

[15, ст.262, табл. 2]; [15, ст.263, табл. 5];[15, ст.263, табл. 6];

По выбранной скорости резания определяем частоту вращения шпинделя:

, [об/мин]

Полученную расчетную величину частоты вращения шпинделя сравниваем с табличным показателем, если она входит в диапазон табличных данных по выбранному станку, следовательно, станок выбран, верно, и сможет обеспечить необходимую частоту вращения шпинделя.

После расчета и уточнения числа оборотов двигателя необходимо рассчитать действительную скорость резания:

[ м/мин]

. При наружном продольном и поперечном то­чении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении составляющие силы резания рассчитывают по формуле:

x, y, n- коэфициенты зависящие от обрабатываемого материала
[15, ст. 273, табл. 22] ;

поправочный коэффициент/

Численные значения поправочного коэффициента Кр приведены
в [15, ст. 264, 265, 275, табл. 9, 10, 23];

После вычисления силы резания необходимо определить мощность резания, которая вычисляется по формуле:

х ,

где – кпд станка (по паспорту станка).

Потребляемая мощность, для резания, полученная при расчетах, не должна превышать табличного значению мощности станка. Допускается перегрузка не более 10%. При недостаточной мощности привода станка необходимо в первую очередь уменьшить глубину резания.

Расчет режимов резания для фрезерования

К режиму резания при фрезеровании относят скорость резания V, м/мин; подачу S, мм/об; глубину резания t, мм; ширину фрезерования В, мм.

Глубина фрезерования t и ширина фрезерова­ния В – понятия, связанные с размерами слоя заготовки, срезаемого при фрезеровании. Во всех видах фрезерования, за исключением торцевого, t определяет продолжи­тельность контакта зуба фрезы с заготовкой. Обычно глубина резания составляет 2. 6 мм. На мощных фрезерных станках при работе торцовыми фрезами глубина резания может достигать 25 мм. При припуске на обработку более 6 мм и при повышенных требованиях к величине шероховатости поверхности фрезерование ведут в два перехода: черновой и чистовой. При чистовом переходе глубину резания принимают в пределах 0,75. 2 мм. Как правило, при небольших припусках на обработку и необходимости проведения чистовой обработки (величина шероховатостей Ra = 2…0,4 мкм) глубина резания берётся в пределах 1 мм.

При малой глубине резания целесообразно применять фрезы с круглыми пластинами ГОСТ 22086 – 76. При глубине резания, большей 3. 4 мм, применяют фрезы с шести –, пяти – и четырехгранными пластинами.
При выборе числа переходов необходимо учитывать требования по шероховатости обработанной поверхности:

– черновое фрезерование – Ra = 12,5. 6,3 мкм

– чистовое фрезерование – Ra = 3,2. 1,6 мкм

– тонкое фрезерование – Ra = 0,8. 0,4 мкм

Для обеспечения чистовой обработки необходимо провести черновой и чистовой переходы, количество рабочих ходов при черновой обработке определяют по величине припуска и мощности станка. Ширина фрезерования В опреде­ляет длину лезвия зуба фрезы, участвующую в резании.

Подача при фрезеровании находятся по формуле:

где – частота вращения фрезы, об/мин;

– число зубьев фрезы;

подача при черновом фрезеровании. Необходимые данные приведены в справочнике [15, ст. 283 – 286, табл. 33 – 38.]

Скорость резания – окружная скорость фрезы расчитывается по формуле:

Значения коэффициента и показателей сте­пени приведены
в [15, ст. 286, табл.39], а периода стойкости Т – стойкость режущего
инструмента в [15, ст. 290, табл.40].

Общий поправочный коэффициент на ско­рость резания, учитывающий фактические ус­ловия резания, рассчитывается аналогично процессу точения.

Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила находится по формуле:

Pz=10∙Cp∙tx∙szy∙Bn∙zDq∙nw∙KMp,, Н

где – число зубьев фрезы;

п – частота вра­щении фрезы, об/мин.

– коэффициент показателей степени скорости резания при фрезеровании и степени приведены в [15, ст. 291 табл. 41];

– поправочный коэффициент на качество обрабатываемого
материала [15, ст. 264, табл. 9];

Крутящий момент расчитывается:

Мкр=Pz∙D2∙100, Н

где – диаметр фрезы.

Эффективная мощность резания находится по формуле:

При проверке мощности привода станка, необходимо, чтобы .
Если это условие выполняется, то станок выбран, верно и обработка возможна.

Расчет режимов резания для сверления

Глубина резания. При сверлении глубина ре­зания t = 0,5D, при рассверливании, зенкеровании и развертывании t = 0, 5(D — d)

где D и d – диаметр сверла и диаметр отверстия в детали соответственно.

Подача. При сверлении отверстий без огра­ничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу [7,ст.277, табл. 25]. При рассверливании отверстий по­дача, рекомендованная для сверления, может быть увеличена до 2 раз.

Подачи при зенкеровании приведены в [15,ст.277, табл. 26], а при
развертывании в [15, ст.277, табл. 27].

Скорость резания. Скорость резания, м/мин. при сверлении
рассчитывается:

а при рассверливании, зенкеровании, разверты­вании:

,

где и показатели степеней приведены в [15,ст.278, табл. 28];

– диаметр сверла;

стойкость режущего инструмента в [15,ст.279, табл. 30];

t – глубина резания;

– общий поправочный коэффициент на ско­рость резания, учитывающий фактические ус­ловия резания, определяется по [15,ст.161, табл. 1 – 4]; [15,ст. 263, табл. 6]; [15,ст. 280, табл. 31].

Крутящий момент, Нм, и осевую силу, Н, рассчитывают по формуле:

при рассверливании и зенкеровании

Значения коэффициентов СMи СР и показатели степени приведены в
[15,ст. 281, табл. 32]; коэффициент, учитывающий фактические условия обработки зависящий от материала обрабатываемой заготовки определяется:

Значение приведены в [7,ст. 264, табл. 9]

Мощность резания, кВт, определяется по формуле:

где n – частота вращения инструмента или заготовки, об/мин:

Полученная расчетная мощность резания должна быть меньше табличной мощности станка.

Расчет режимов резания при шлифовании

Разработку режима резания при шлифова­нии начинают с установления характеристики инструмента.

Основные параметры резания при шлифо­вании:

ü скорость вращательного или поступатель­ного движения заготовки , м/мин;

ü глубина шлифования t, мм, — слой металла, снимаемый периферией или торцом круга в результате поперечной подачи на каждый ход или двойной ход при круглом шлифовании

ü радиальная подача sР при врезном шлифовании;

ü продольная подача s — перемещение шли­фовального .

Вышеперечисленные параметры приведены в [15,ст. 301, табл. 55]

Эффективная мощность,кВт, при шлифова­нии периферией круга с продольной подачей:

при врезном шлифовании периферией круга:

при шлифовании торцом круга:

где – диаметр шлифования, мм;

– ширина шлифования, мм;

– значение коэффициента и показатели степеней в формулах приведены в [15,ст. 303, табл. 56].

Расчетная эффективная мощность должна быть меньше табличной мощности станка.

Расчет режимов резания для зубонарезания

Нарезание колес червячными фрезами. При этом методе скорость резания представляет собой окружную скорость червячной фрезы:

м/мин,

где D – диаметр фрезы, мм

При зубонарезании червячными фрезами, оснащенными твердым сплавом, скорость резания повышается примерно в 2 – 3 раза.

Среднее значение подачи на зубофрезерных станков при черновом нарезании зубьев зубчатых колес определяется по формуле:

где ккоэффициент, определяется в зависимости от обрабатываемого материала;

z – число зубьев нарезаемого колеса;

Зубодолблеиие. Скорость резания характеризуется скоростью поступа­тельного рабочего хода долбяка:

, м/мин,

где L – длина хода долбяка, мм;

nДХ число двойных ходов долбяка в минуту;

Скорость резания при чистовом нарезании зубьев долбяками из быстро­режущей стали по стали и чугуну в среднем составляет 30. 35 м/мин.

Дата добавления: 2015-06-25 ; Просмотров: 12054 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Расчет режимов резания при шлифовании

Режимы резания при точении – принципы их грамотного расчета

Выбор рациональных режимов резания при точении заготовок на токарных станках и других агрегатах является очень важной составляющей при создании эффективных техпроцессов ремонта либо изготовления деталей.


Расчет режима резания можно проводить на основании справочных и нормативных документов, коих российская школа обработки разнообразных металлов собрала немало. Суть такого метода заключается в выборе требуемых значений из специальных таблиц. Подобный расчет гарантирует подбор оптимальных показателей всех элементов, а значит, обеспечивает и максимально эффективное выполнение операции резания.

Расчет режима резани при точении

Вначале определим для заданной обрабатываемой поверхности глубину резания t, мм поверхность (I), из условия максимального числа проходов. Количество черновых и чистовых проходов зависит от материала и качества поверхности заготовки, величины припуска, требуемых точности и шероховатости обработанной поверхности, материала режущей части инструмента.

1) Глубина резания t, мм, (при наружном продольном точении)

где D –диаметр поверхности до обработки , мм;

D1 – диаметр поверхности после обработки, мм.

t= мм,

Так как глубина резания не превышает 5 мм, то обработку производим за один проход.

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

S= , (2)

где r – радиус скругления вершины резца, мм;

Rz – высота неровностей по ГОСТ 2789 – 73, мм.

S= мм/об;

Для дальнейших расчётов значение подачи принимается ближайшее меньшее по паспорту станка.

Принимаем фактическую подачу Sф = 0,06 , мм/об.

3) Расчётная скорость резания при точении Vp, м/мин, вычисляется по эмпирической формуле

где Cv – коэффициент, зависящий от материала инструмента, заготовки и условий обработки;

T – расчётная стойкость инструмента;

Xv, Yv – показатели степени влияния t и S на Vp;

Kv – поправочный коэффициент на изменённые условия, который определяется последующей формуле

Значения коэффициентов и показателей степени :

По формуле (4) получаем

Kv = 0,77·0,8·1·1·1 = 0,62

Тогда по формуле (3) подсчитываем расчётную скорость резания

4) По расчётной скорости резания определяется частота вращения шпинделя, об/мин

где D –диаметр поверхности до обработки , мм;

С учётом полученных величин, частота вращения шпинделя станка равна

Из паспортных данных станка принимается фактическая величина частоты вращения шпинделя:

Принимаем фактическую частоту вращения шпинделя– nФ = 1000,об/мин.

Фактическая скорость резания определяется по формуле

где D –диаметр поверхности до обработки , мм;

nФ – фактическая частота вращения шпинделя;

Фактическая скорость резания равна

5) Определяем приемлемость найденных режимов резания

Найденные режимы могут быть приняты только в том случае, если развиваемый при этом крутящий момент на шпинделе Мшп будет больше момента создаваемого силами резания Мрез, или равен ему.

Определяем тангенциальную силу Рz, создающую крутящий момент Мрез определим по формуле

где Cpz-коэффициент, зависящий от материала и условий обработки;

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

Числовые значения коэффициентов и показателей степеней приведены в литературе [1]:

Таким образом по формуле (9)получаем :

Тогда по формуле (8) находим тангенциальную силу РZ

Pz=2940×2,7 1 ×0,06× 0,75 173 -0,15 ×1,34=587, H

Крутящий момент, Н·м, потребный на резание, подсчитываем по формуле

Подставляя численные значения в формулу (10) получаем

, Н×м

Крутящий момент, развиваемый на шпинделе и рассчитанный по слабому звену, принимается из паспортных данных станка, Н·м

где -мощность приводного электродвигателя, кВт;

Подставляя численные значения в формулу (11) получаем

Н×м,

Условие приемлемости режимов резания Мшп ≥ Мрез выполняется, то есть потребляемый на резание крутящий момент получился меньше развиваемого на шпинделе, значит станок выбран правильно.

6) Определяем коэффициент использования полезной мощности станка по формуле

, (12)

где Nпод – потребная мощность на шпинделе

где Nэ = эффективная мощность на резание, кВт, определяемая по формуле

, кВт (14)

Подставляя полученные значения в формулу (14) получим

, кВт

Найденную эффективную мощность подставим в формулу (13)

, кВт

Тогда найдём коэффициент использования мощности по формуле (15)

7) Подсчитываем фактическую стойкость инструмента ТФ мин, с учётом показателя стойкости m по формуле

, мин (16)

где VP и T- расчётные значения скорости и стойкости инструмента

Т = 100 мин; Vp = 212,6 м/мин; Vф = 60, м/мин

Подставим в формулу (17) численные значения и определим ТФ

8) Определяем основное технологическое (машинное) время, мин, то есть время затраченное на процесс резания по формуле

где L – расчётная длина обработки, равная сумме длин: обработки – l, врезания – l1, и перебега – l2;

i – число проходов;

nф – частота вращения шпинделя, об/мин;

За длину обработки l, мм, принимается путь, пройденный вершиной инструмента в процессе резания и измеренный в направлении подачи. Величина врезания l1, мм, при точении вычисляется из соотношения

, (19)

где t – глубина резания, мм;

φ – главный угол резца в плане.

Подставим в формулу (19) значения и получим

Найдём расчётную длину обработки по формуле (18)

L = 79+2,7+3 = 84,7 , мм

Тогда по формуле (17)найдём время, затраченное на процесс резания

5.2 Расчёт режимов резания при шлифовании

1. Глубину резания при чистовом шлифовании равна t=0,2 мм.

2. Продольную подачу при шлифовании S принимаем равной:

, (20)

где В – ширина шлифовального круга.

Подставив в формулу (20) получим:

3. Скорость шлифования круга определим по формуле:

, (21)

где Dк – диаметр круга, мм;

nк – частота вращения шпинделя, принимаемая по паспорту станка.

Подставив в формулу (21) получим:

.

Расчётное значение частоты вращения обрабатываемой детали определим по формуле:

, (22)

где vД – среднее значение скорости вращения детали, м/мин; ;

DД – диаметр обрабатываемой детали, мм.

Подставив в формулу (22) получим:

Так как изменение частоты вращения детали на выбранном станке бесступенчатое, то .

Скорость перемещения стола, м/мин:

, (23)

Подставив численные значения в формулу (22), получим:

4. Тангенциальная сила резания, Н:

, (23)

Значения коэффициентов имеют следующие значения:

Подставив в формулу (23), получим:

.

5. Эффективная мощность на вращение обрабатываемой детали, кВт,

, (24)

Подставив в формулу (24), получим:

.

Эффективная мощность на вращение шлифовального круга, кВт,

, (25)

Подставив в формулу (25), получим:

Потребная мощность на вращение шлифовального круга, кВт:

, (26)

Подставив в формулу (26), получим:

Коэффициент использования станка по мощности:

, (27)

Подставив в формулу (27), получим:

.

6. Основное технологическое время, мин:

, (28)

где L – длина продольного хода детали или круга, мм;

К – коэффициент, учитывающий добавочное число проходов без поперечной подачи (на выхаживание); К=1,25;

h – припуск на сторону.

Подставив в формулу (28), получим:

Список литературы

1 Казаченко В. П., Савенко А. Н., Терешко Ю. Д. Материаловедение и технология материалов: (Пособие по курсовому проектированию). – Гомель: БелГУТ, 1997. – 46 с.

2 Цырлин М. И . Основные требования к выполнению пояснительных записок курсовых и дипломных проектов: (Пособие).–Гомель: БелГУТ, 2001 – 23 с.

3 Федин А. П. Материаловедение и технология материалов: (Методические указания и задания на контрольные работы). – Гомель: БелИЖТ, 1992. – 83 с.

4 Тараканов И. Л., Савенко А. Н. Методика расчёта рациональных режимов резания. – Гомель: БелИЖТ, 1980. – 20 с.

5 Горбунов Б. И. Обработка металлов резанием. Металлорежущий инструмент и станки. – М. : Машиностроение, 1981. – 288 с.

6 Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 1 / Под ред.

А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с.

7 Справочник металлиста. Т. 5 / Под ред. Б. Л. Богуславского. – М.: Машиностроение,1997. – 673 с.

8 Металлорежущий инструмент: Каталог-справочник: В 4 частях. –М. ,1971.

Ч. 1. Резцы и фрезы. – 431 с. ;Ч. 2. Инструмент для обработки отверстий – 290 с. ;

Ч. 3. Резьбообразующий и зуборезный инструмент. – 475 с.

9 Общемашиностроительные нормативы режимов резания и времени для технического нормирования работ на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, 1974. – 416 с.

10 Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. – М.: Машиностроение, 1975. – 344 с.

Ч. 3. Резьбообразующий и зуборезный инструмент. – 475 с.

Читайте также:  Патрон для дрели: как снять, заменить, разобрать – видео, фото
Добавить комментарий