Расчет режимов резания при точении на токарных станках

Расчет скоростей при токарной обработке

Обработка металлических и иных поверхностей с помощью токарного станка стала неотъемлемой частью повседневной жизни в индустрии. Многие технологии видоизменились, некоторые упростились, но суть осталась прежняя – правильно подобранные режимы резания при токарной обработке обеспечивают необходимый результат. Процесс включает в себя несколько составляющих:

мощность;
частота вращения;
скорость;
глубина обработки.

Существует ряд хитростей, которых необходимо придерживаться во время работы на токарном станке:

фиксация заготовки в шпиндель;
точение с помощью резца необходимой формы и размера. Материалом для металлорежущих основ служит сталь или иные твердосплавные кромки;
снятие ненужных шаров происходит за счет разных оборотов вращения резцов суппорта и непосредственно самой заготовки. Иными словами, создается дисбаланс скоростей между режущими поверхностями. Второстепенную роль играет твердость поверхности;
применение одной из нескольких технологий: продольная, поперечная, совмещение обеих, применение одной из них.

Виды токарных станков

Под каждую конкретную деталь используется тот или иной агрегат:

винторезно-токарные: группа станков, пользующихся наибольшей востребованностью при изготовлении цилиндрических деталей из черных и цветных металлов;
карусельно-токарные: виды агрегатов, применяемых для вытачивания деталей. Особенно больших диаметров из металлических заготовок;
лоботокарный станок: позволяет вытачивать детали цилиндрической и конической форм при нестандартных габаритах заготовки;
револьверно-токарная группа: изготовление детали, заготовка которой представлена в виде калиброванного прудка;
ЧПУ – числовое программное управление: новый вид оборудования, позволяющий с максимальной точностью обрабатывать различные материалы. Достичь подобного специалисты могут с помощью компьютерной регулировки технических параметров. Точение происходит с точностью до микронных долей миллиметра, что невозможно увидеть или проверить невооруженным глазом.

Режимы работы

Заготовка из каждого конкретного материала требует соответствия режима резки при токарной обработке. От правильности подборки зависит качество конечного изделия. Каждый профильный специалист в своей работе руководствуется следующими показателями:

Скорость, с которой вращается шпиндель. Главный акцент делается на вид материала: черновой или чистовой. Скорость первого несколько меньше, нежели второго. Чем выше обороты шпинделя, тем ниже подача резца. В противном случае плавление металла неизбежно. В технической терминологии это называется «возгорание» обработанной поверхности.
Подача – выбирается в пропорциональном соотношении со скоростью шпинделя.

Резцы подбираются исходя из вида заготовки. Выточка с помощью токарной группы самый распространенный вариант, несмотря на наличие иных видов более совершенного оборудования.

Как вычисляется скорость

В инженерной среде расчет режимов резания исчисляют с помощью следующей формулы:

V = π * D * n / 1000,

где:

V – скорость резки, исчисляемая в метрах за минуту;

D – диаметру детали или заготовки. Показатели следует преобразовать в миллиметры;

n – величина оборотов за минуту времени обрабатываемого материала;

π – константе 3,141526 (табличное число).

Иными словами, скорость резания это тот отрезок пути, который проходит заготовка за минуту времени.

Например, при диаметре 30 мм скорость резки будет равна 94 метра за минуту.

При возникновении необходимости вычислить величину оборотов, при условии определенной скорости, применяется следующая формула:

N = V *1000/ π * D

Эти величины и их расшифровка уже известны по предыдущим операциям.

Дополнительные материалы

Во время изготовления, большинство специалистов руководствуются в качестве дополнительного пособия, приведенными ниже показателями. Таблица коэффициента прочности:

Материал заготовки	Граница прочности	Шкала твердости по Бринеллю	Коэффициент, МПа
легированная иуглеродистая сталь	варьируется от400–1100 единиц	–	1500–2600
чугун, а также серый	–	1400–2200	1000–1200
бронза	–	–	600
силумин	–	–	450
дуралюмин	предел прочностиот 250 до 350, но часто встречается и выше в зависимости от качества заготовки	–	600–1100

Коэффициент прочности материала:

Сталь, кг/мм	Значение показателя
50,1–60,1	1,61
60,1–70,3	1,27
70,3–80,1	1,1
80,3–90,1	0,87
90,3–100,1	0,73
Чугун, кг/мм	Значение показателя
140,1–160,3	1,50
160,1–180,1	1,21
180,1–200,3	1,1
200,3–220,3	0,83

Коэффициент стойкости резца:

Значение стойкости, минуты	Показатель
27–30	1,27
43–46	1,11
57–60	1,09
83–90	1,03

Третий способ вычисления скорости

V фактическое = L * K*60/T резания;
где L – длина полотна, преображенная в метры;
K – количество оборотов за время резания, исчисляемое в секундах.

Например, длина равна 4,4 метра, 10 оборотов, время 36 секунд, итого.

Скорость равна 74 оборота в минуту.

Видео: Понятие о процессе резания

Источник: https://promzn.ru/rezka-metalla/rezhimy-rezaniya-pri-tokarnoj-obrabotke.html

Характеристики режимов резания при токарной обработке

Точение – один из многофункциональных методов обработки деталей разного типа. Он используется для чистовой и черновой работы с изделиями в процессе выполнения их ремонта или изготовления. Внимательный подход к подбору режимов резанья обеспечивает существенное повышение продуктивности данного процесса.

Что это такое

При расчете режимов работы учитывают и другие характеристики производимых рабочих манипуляций:

допустимые припуски;
вес заготовок;
частота вращения шпинделя станка.

При необходимости учитываются много других характеристик тех элементов, которые влияют на процесс обработки деталей.

Характеристика режимов работы

Расчет операции резания выполняется с использованием специальных справочных и нормативных документов, которых на данный момент существует немало. Необходимо тщательно изучить представленные таблицы и выбрать в них подходящие значения. Правильно выполненный расчет гарантирует высокую эффективность применяемого режима обработки детали и обеспечивает достижение лучшего результата.

Основные виды токарных работ по металлу

Но такой метод расчета является не всегда удачным, особенно в условиях производства, когда нецелесообразно тратить много времени на изучение таблиц с огромным числом значений. Установлено, что все величины режимов резания взаимосвязаны между собой. Если изменить одно значение, закономерно, что все остальные характеристики обработки станут иными.

Поэтому очень часто специалисты предпочитают применять расчетную или аналитическую методику определения режимов резания. Используются специальные эмпирические формулы, при помощи которых определяются все необходимые нормы. Чтобы расчеты по данной методике были абсолютно точными, необходимо знать следующие параметры токарного станка:

частота вращения шпинделя;
величины подач;
мощность.

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.

Устройство токарного станка

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.

Глубина

Глубина является одним из важнейших параметров для обеспечения качества изготовленных заготовок. Она определяет толщину срезаемого слоя за одну проходку. При выполнении подрезки торца за глубину принимают диаметр детали.

Учитывается количество проходов, что определяется припусками на обработку:

Изменение обрабатываемого диаметра

60% на черновую;
20–30% на получистовую;
10–20% на чистовую.

Для определения глубины обрезки цилиндрических заготовок используется следующая формула:

k=(D-d)/2, где к – глубина обрезки, D – первоначальный диаметр, d – получаемый диаметр.

При определении режимов резания при работе с плоскими деталями вместо диаметров используют длину.

Принято считать, что при черновой обработке глубина должна составлять больше 2 мм, получистовой – 1–2 мм, чистовой – меньше 1 мм. Данный параметр зависит от требований к качеству деталей.

Чем меньше класс точности, тем больше проходов необходимо выполнить для достижения необходимых свойств изделий.

Схема черновой обработки металла

Подача

Пример построения траектории движения резца

Под подачей подразумевают величину перемещения резца за один оборот заготовки. При выполнении черновой обработки данный параметр может иметь максимально возможные значения.

На завершительном этапе работ значение подачи определяется с учетом квалитета шероховатости. Данная характеристика зависит от глубины обрезки и габаритов заготовки. Чем меньше размеры, тем она ниже.

При большой толщине срезаемого слоя выбираются минимальные параметры подачи.

Чтобы облегчить работу специалистам, разработаны специальные таблицы. Там указаны значения подачи при разных условиях режима резанья. Для выполнения точных расчетов иногда необходимо знать размер державки резца.

Если резанье выполняется с существенными ударными нагрузками, значения с таблицы необходимо умножать на коэффициент 0,85. При работе с жаропрочной конструкционной сталью подача не должна быть больше 1 мм/об.

Подачи при черновом наружном точении

Скорость

Скорость резания – это один из важнейших показателей, который определяется на этапе расчетов перед выполнением основных работ. Ее значения зависят от проводимых операций.

Обычно отрезание торцов происходит при максимально возможной скорости. Сверление или точение имеют совсем иные требования к данному рабочему параметру.

Поэтому для качественного выполнения поставленных задач необходимо знать следующее:

Таблица для расчета режимов резания

тип выполняемой слесарной операции;
вид применяемого токарного инструмента;
материал, из которого изготовлена заготовка.

При традиционной токарной обработке скорость определяется путем умножения диаметра заготовки на количество ее оборотов за минуту и на π. Полученное значение необходимо разделить на 1000.

Также скорость резанья можно определить, используя стандартные таблицы для режимов резанья.

Проверка выбранных рабочих характеристик

Когда глубина, подача и скорость определены, их необходимо проверить. Полученные рабочие параметры не должны быть больше нормативных значений, которые указаны в паспорте эксплуатируемого токарного станка.

Обязательно необходимо определить мощность оборудования. Для этого силу обрезки умножают на ее скорость и делят на 1000. Полученное значение сравнивают с тем, что указано в паспорте станка. Если рассчитанные по формулам параметры больше, необходимо корректировать глубину, подачу и скорость, чтобы избежать повреждения оборудования и инструментов.

Выбор материала резца при токарной обработке

Какой режущий инструмент использовать

Изготовление деталей на подобных станках осуществляется при помощи специальных токарных резцов. Они должны обеспечивать следующее:

Виды и назначения токарных резцов

качественную обработку деталей с получением нужной формы и размеров;
достижение высокого качества обрабатываемой поверхности;
высокую производительность при минимальных энергетических затратах;
технологичность в изготовлении;
ремонтоспособность;
минимальный расход дорогих материалов для их изготовления.

Токарные резцы классифицируют по разным параметрам. По виду производимых работ они могут быть отрезными, проходными, фасонными, подрезными и т. д. Резцы изготовляются из различных материалов – алмазов, вольфрама, титан-вольфрама и других. В зависимости от конструктивного исполнения данные инструменты бывают цельными, сборными и комбинированными.

Выбор конкретного типа инструмента осуществляется с учетом режимов проводимых рабочих операций, твердости заготовки, геометрических параметров режущей части и других характеристик.

Видео по теме: Токарная обработка металла

Источник: https://VtorExpo.ru/rezka-metalla/rezhimy-rezaniya-pri-tokarnoj-obrabotke.html

Расчет режимов резания при токарной обработке с ЧПУ

Чтобы избежать поломок инструментария, повреждения исходного материала, необходимо произвести расчет режимов резания при токарной обработке с ЧПУ. При выборе режима обработки конкретного материала учитываются многие моменты: общий план обработки, качество охлаждения инструмента, уровень слоя при подрезании, величина обрабатываемого объекта.

Токарные станки с ЧПУ

Обработка металлов, дерева, пластмасс производится на станках с ЧПУ. От целесообразности технологического использования зависит коэффициент полезного действия токарных станков.

Безопасность и продуктивность обработки определяют режимы резания при сверлении.

Амортизационный срок режущих приспособлений находится в прямой зависимости от глубины обработки, от направления подачи комплекса деталей.

Исходя из расчета стоимости станков, оснащенных программным управлением, общее время отработки нового инструмента в заданном режиме резания до притупления его выбирается ниже предложенного в справочниках. А регламент его работы – выше. Токарная обработка представляет собой совокупность характеристик металлорежущих элементов:

глубина обработки;
подача, на какую величину перемещается механизм за оборот;
быстрота вращения и частота.

Высокая продуктивность станков достигается за счет наибольших допустимых значений скорости и глубины резания, а также подачи.

Режимы резания

Важно правильно определить тот слой металла, который подлежит металлообработке. Режущий момент представляет некоторые стадии обработки:

вначале выбирается глубина, которая обеспечит окончательные размеры детали;
удаляются просчеты предыдущей обработки, изъяны обрабатываемой поверхности;
возмещаются погрешности, появившиеся в фазе отделки заготовки.

Поэтому предпринимается несколько перемещений, в результате режущих действий складывается общий припуск, общая глубина. До окончательной доработки предстоит сделать промежуточные операции.

К примеру, для отделки детали в четыре перехода сначала определяется глубина четвертого уровня, затем глубина резания третьего перехода и потом второго.

Таким образом, в первый черновой проход снимается та разница между общей величиной и трех переходов. Так определяются режущие режимы.

Программное задание заключается в обеспечении рационального режима резания. В расчет режима принимаются такие начальные данные:

схема детали для обработки;
параметры болванки;
тип материала;
токарный резец;
характеристика станка.

Претерпеваемые станками нагрузки при обработке металла требуют серьезных расчетов рабочей скорости, глубины резки, величины подачи в полном соответствии с заводскими характеристиками конкретного станка.

Точение как способ обработки

Токарное дело представляет собой обработку с целью придания цилиндрической поверхности с помощью инструмента при вращении отливки и продвижении резца. Это традиционный довольно простой способ отделки в точении.

Точение представляется как совмещение двух комбинированных движений. Во-первых, это верчение заготовки и, во-вторых, передвижение инструмента.

По подбору инструментария, расчету рабочего режима, программированию отделки процесс точения относится к разряду простых процедур.

Но форма и материал деталей, тип процесса, условия его выполнения, требования к качеству исполнения, стоимость – этот ракурс разнообразен.

Сверление

На токарном станке обрабатывается большое количество самых разнообразных деталей. Почти на каждой из них имеются отверстия различного предназначения. В одних случаях сверление отверстий предусмотрено конструкторской мыслью для создания сборочной единицы, узла. Другие варианты сверления обеспечивают решение функциональных задач.

Режущей частью (сверлом) вращающегося механизма можно получить отверстия определенных параметров (глубины, диаметра, сечения). Этот рабочий момент проводится с конкретной задачей:

подготовить отверстия для резьбы, для растачивания;
технологические отверстия для расположения электропровода, крепежных ингредиентов;
для закладки взрывчатки при горнодобывающих мероприятиях;
как метод разрушения конструкций.

В зависимости от цели и назначения отверстия делают на токарном станке на площадке сплошного материала или обрабатываются, доводятся до конечных параметров уже имеющиеся отверстия. Станок, производящий операцию сверления характеризуется показателями:

производительностью;
качеством и безопасностью отделки;
условиями работы;
точностью выполнения функции.

Чтобы успешно заниматься режимами работы станков с программным управлением, необходим компьютер, способный определять нужные данные:

нижнюю градацию предельно допустимых оборотов в 1 минуту;
данные по классификации режущих механизмов – всевозможных фрезерных инструментов (торцевых, червячных, конических и др.);
сообщения о прочности исходных материалов на изгиб;
своевременное уведомление о степени износа;
информацию о состоянии стружки (утончении);
вероятность произведения расчета мощности в нескольких режимах.

Применение современного оборудования позволяет сделать надежные расчеты и работать в нужных режимах с высокой отдачей, хорошим коэффициентом полезного действия.

Источник: https://VseOChpu.ru/raschet-rezhimov-rezaniya-pri-tokarnoj-obrabotke-s-chpu/

Методика расчета режимов резания при точении

На первом этапе производится выбор материала режущей части инструмента, тип и конструктивного исполнения резца, геометрия режущей части, то есть, углы режущей части (в зависимости вида обработки и материала заготовки)

Определение элементов режимов резания

1. Назначение глубины резания t

Припуск на обработку определяется по формуле, мм:

где: D3 — диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм, D — диаметр детали по обработанной поверхности, мм. Если припуск снимается за один проход, то глубина резания, мм:

Если обработка разделена на черновую и чистовую, то:

2. Выбор подачи S

Подача S выбирается в зависимости от назначенной глубины резания t и ряда ограничений. На величину подачи накладываются следующие ограничения:

При черновом точении: прочность и жесткость державки резца; прочность твердосплавной пластины и слабых звеньев механизма подачи станка; жесткость обрабатываемой детали и способ ее крепления. Формально учет этих ограничений производится следующим образом.

При черновом наружном точении резцами с пластинками из твердого сплава и из быстрорежущей стали подача выбирается в зависимости от выбранной глубины резания t и с учетом диаметра детали и размера державки резца по таблицам (см. приложение). Подачи, допускаемые прочностью пластинки из твердого сплава при точении выбираются из таблицам (см. приложение). Выбрать нужно меньшую из двух — Smin. К ней подобрать ближайшую меньшую подачу из паспорта станка.

При чистовом и получистовом точении ограничением могут быть: заданная шероховатость обработанной поверхности и точность детали; жесткость державки резца и детали. В зависимости от D3вида и условий обработки материала детали, а затем проверяется по точности и жесткости.

3. Расчет скорости резания V

Допустимая скорость резания VT рассчитывается в зависимости от назначенных величин глубины резания t, подачи S и стойкости инструментаТ, м/мин:

где: CV – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, вида работ и толщины среза ; m, x, yv – показатели степени при значениях стойкости инструментаТ, глубина резания t и подачи S определяются по справочным данным (см.

приложение); В ряде источников показатели степени приводятся с обозначением m, xv, yv; Кv — общий поправочный коэффициент на скорость резания рассчитывается как произведение частных поправочных коэффициентов, каждый из которых отражает отличие фактического значения одного из конкретных условий резания от использованного при экспериментальном определении табличных значений коэффициента СV:

, (1.21)

где: КМV – поправочный коэффициент на физико-механические свойства обрабатываемого материала (см. приложения); КП – поправочный коэффициент на состояние поверхности заготовки (см. приложение); КИ – поправочный коэффициент на марку инструментального материала (см.

приложение); Кφ – поправочный коэффициент на величину главного угла в плане (см.

приложение);Кφ1, Кr — поправочные коэффициенты на вспомогательный угол в плане, радиус при вершине резца и поперечное сечение державки резца, включаемые в расчет только для резцов из быстрорежущей стали (см. приложение);

Определив Кv по формуле (1.21), VT по формуле (1.22) и пользуясь формулой скорости резания, следует определить число оборотов шпинделя n, соответствующее расчетному значению допустимой скорости резания ,об/мин:

, (1.22)

Расчетное значение числа оборотов в минуту следует откорректировать, приведя в соответствие с ближайшим меньшим значением числа оборотов в минуту шпинделя станка из его паспортных данных.

https://www.youtube.com/watch?v=EQHRnFjPmOg

Фактическую скорость резания можно рассчитать, исходя из выбранного числа оборотов в минуту шпинделя nст, м/мин:

Поскольку обычно фактическая скорость резания VФ меньше расчетной, фактическая стойкость инструмента возрастает согласно формуле (1.21).

Если же расчетное число оборотов в минуту шпинделя лишь на 5…10% меньше ближайшей имеющейся на станке ступени числа оборотов в минуту станка, можно воспользоваться этой ступенью, причем фактическая стойкость инструмента снизится незначительно.

II этап. Проверочный расчет выбранных значений элементов режима резания

Для проверочного расчета необходимо рассчитать силы резания, в частности, тангенциальную силу по формуле

, (1.23)

где: Ср – коэффициент, характеризующий группу обрабатываемых материалов (см.

приложение); х, у ,n — показатели степени при глубине резания t , подаче s и скорости резания v определяются по таблицам (см.

приложение); Кр – поправочный коэффициент, рассчитываемый как произведение поправочных коэффициентов на механические свойства обрабатываемого материала и на геометрические параметры резца;

, (1.24)

Значения поправочных коэффициентов в формуле (1.24) следует выбирать по справочным данным (см. приложение)

1. Проверка выбранной величины подачи s по прочности державки резца производится только при черновом точении. Исходя из того, что державка резца подвергается изгибу под действием силы Рz, для резца прямоугольного сечения можно написать:

, (1.25)

где: В – ширина державки, мм; Н – высота державки, мм; L – вылет резца, l=(1,5….2)Н, мм; [σИ] – допускаемое напряжение на изгиб, МПа; [σИ]=200 МПа.

Если подставить в (1.25) выражение Рz из (1.23), то можно определить подачу, допускаемую прочностью державки резца, мм/об:

, (1.26)

2. Проверка выбранной величины подачи по жесткости державки резца производится в тех случаях, когда резец должен работать со значительным вылетом (например, при расточке сравнительно глубоких отверстий), при тяжелых условиях обработки (например, при движении вершины резца к оси заготовки при отрезке), а также при чистовом точении.

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью детали, зависит от способа ее крепления, например, в патроне:

, (1.27)

где: Е – модуль упругости материала детали, Па (для углеродистой конструкционной стали Е = 200000 … 220000 Па); I – момент инерции державки; fдоп – допустимая стрела прогиба, мм (при черновом точении допускается; fдоп =0,1мм, при чистовом 0,05мм)

Подставив выражение силы резания из формулы (1.23) в формулу (1.27), получим выражение для наибольшей подачи, допускаемой жесткостью материала, мм /об:

, (1.28)

Это расчетное значение подачи Sж должно удовлетворять соотношениюSж≤Sст, где Sст определено ранее.

3. Проверка выбранной величины подачи по кинематическим данным станка. Всегда должно быть выдержано соотношение:

Smin≤Sст≤Smax

где: Smax и Smin наибольшее и наименьшее значения подачи по паспортным данным станка.

Однако назначенная на втором этапе расчета подача S была откорректирована в соответствии с паспортными данными станка. Поэтому, если выдержаны соотношения:

Sст≤Sпр, Sст≤Sж

то проверку подачи по кинематическим данным станка производить не следует.

4. Проверочный расчет по мощности на шпинделе Ne. Мощность резания определяется силой резания Рz и фактическим значением скорости резания v.

Мощность резания не должна превосходить эффективной мощности станка Ne, т.е. должно быть выдержано соотношение

Nрез≤Nе, (1.29)

где: Nрез – мощность резания, кВт; Nе =Nη – эффективная мощность станка, кВт; N – мощность электродвигателя станка, кВт; η – коэффициент полезного действия станка.

Если не выдержано соотношение (1.29), следует подставить в левую часть выражения (1.22) N·η, определить наибольшее значение скорости резания, допускаемое мощностью станка.

Однако следует иметь в виду, что при снижении скорости резания Рz (1.23).

Поэтому необходимо пересчитать Pz, а затем, проверив достаточность мощности, откорректировать число оборотов шпинделя в минуту nN , соответствующее vN паспортным данным станка.

Конечной целью является расчет основного технологического (машинного) времениТо. Его необходимо выполнить после проверки выбранных элементов режима резания. Как указывалось ранее, именно минимизация основного времениТо является целью расчета оптимального режима резания.

Основное (машинное) технологическое время следует рассчитать по формуле, мин:

где: L=l+l1+l2 — расчетная длина обработки, мм; l— длина обрабатываемой поверхности, мм; l1 -врезание резца, определяемое из соотношения, мм:

мм

где: l2 — перебег резца, l2 =1….5мм; i — число проходов.

Производительность труда на любой операции технологического процесса обработки деталей определяется величиной штучного времени Тшт, затрачиваемого на выполнение операции.

Величина штучного времени определяется из соотношения, мин:

где: То — основное (машинное) технологическое время; Твсп— вспомогательное время, затрачиваемое на установку, закрепление и снятие заготовки, на управление станком; Тобсл-время на организационно-техническое обслуживание рабочего места; Тошд — время на отдых.

Назначенные режимы резания прямо или косвенно влияют на все составляющие штучного времени. На основное (машинное) время Т0 элементы режимов резания оказывают непосредственное влияние. На остальные структурные составляющие штучного времени элементы режимов резания оказывают косвенное влияние, через изменение стойкости инструмента Т.

Дата добавления: 2017-01-16; просмотров: 6229;

Источник: https://poznayka.org/s82493t1.html

Новая методика расчета режимов резания при токарных работах

Как известно, существует множество способов расчета режимов резания: таблицы, формулы пересчета с усилий резания, графики стойкости резца, метод оптимального сечения стружки.

Однако хотелось бы предложить новую методику расчета режимов резания, которая основана на пересчете максимально возможной мощности затраченной на резание — исходя из мощности станка.

Данный метод разработан не так давно, и лично автором опробован на производстве с различным оборудованием, как на ветхих 16К20, так и на модифицированных российских станках с ЧПУ.

В обоих случаях были показаны весьма неплохие показатели по времени обработки и по качеству поверхности, однако при некоторых типах точения (например растачивание и отрезная) приходилось корректировать понижающие коэффициенты — что в принципе можно считать плюсом методики, так как есть возможность регулирования.

Как уже говорилось принцип метода — пересчет из затрачиваемой мощности, и жесткая зависимость площади сечения стружки и скорости резания.

Самым главным моментом является удержание пропорциональности величин подачи, глубины резания, и частоты вращения при определенном диаметре заготовки, поэтому удобнее всего эту методику применить при расчете в программе (например ТехноПро).

Скачать отдельный макрос автоматического расчета режимов резания можно в теме режимов на форуме во вложении.

С учетом особенностей отечественной промышленности и взяв во внимание тот факт, что каждый токарь стремится производить обработку так как сам считает нужным (практика), то данная методика несет рекомендательный характер (хотя в 80% случаев токари применяли аналогичные режимы), однако для оформления технологической документации наиболее удобна ввиду своей возможной автоматизации.

Методика расчета режимов резания при токарных работах

Наружное продольное точение

Подачи при черновой и чистовой обработке выбирать по таб.1; большие назначать при обработки малых диаметров, меньшие – при обработке больших диаметров. Подачи заведомо снижены, учитывая недостаточную жесткость системы и высокую вероятность возникновения вибраций при резании. При чистовой обработке радиус при вершине резца выбирать не меньше 2 мм, вылет резца минимальный.

Черновая обработка	Чистовая обработка
s=0.8 мм/обs=0.6 мм/обs=0.4 мм/об	s=0.30 мм/об (Ra=6.3)s=0.23 мм/об (Ra=3.2)s=0.11 мм/об (Ra=1.6)

Таблица 1

При прерывистом точении снижать подачу на 25%. Подачу корректировать коэффициентом Kls в зависимости от вылета резца l (таблица 2) и коэффициентом K φs в зависимости от главного угла в плане (таблица 3).

l:H до(l-вылетH-высота державки)	1.5	2	2.5	3
Kls	1	0,7	0,5	0,4

Таблица 2

φ- главный угол в плане, град	45	60	75	90
K φs	1	0,9	0,8	0,7

Таблица 3

Максимальная глубина резания при черновой обработке – 3 мм, при чистовой – 1 мм.

Скорость резания при токарных работах вычислять из возможной мощности привода главного движения станка по формуле:

v- скорость резания, м/мин

Nстанка- мощность станка по паспорту, кВт

η- КПД станка по паспорту

δ- коэффициент понижения мощности при возможном износе станка δ=0.85

Cp- постоянная, влияющая на силу резания Pz при заданных условиях обработки (таблица 4)

Т- расчетная стойкость резца, мин

t- глубина резания, мм

s- подача продольная, мм/об

x,y,n- коэффициенты, зависящие от условий обработки (таблица 4)

К φv – поправочный коэффициент на скорость, зависящий от главного угла в плане (таблица 5)

Кзаг- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от качества заготовки (таблица 6)

Кинст- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от материала режущего инструмента (таблица 7)

КматV- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала

(таблица 7.1)

Kφp, Kγp, Kλp, Krp-коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на силу резания (таблица 8)

КматP- поправочный коэффициент на силу резания, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала

(таблица 8.1)

Материал обрабатываемый	Cp	x	y	n
Сталь	300	1	0,75	-0,15
Чугун серый190 НВ	92	1	0,75
Алюминиевые сплавы	40	1	0,75
Медные сплавы	55	1	0,66

Таблица 4

Главный угол в плане φ	20	30	45	60	75	90
К φv	1,4	1,2	1,0	0,9	0,8	0,7

Таблица 5

Заготовка	Покат	Поковка,литье под давлением	Отливка(чугун)	Отливка(медные и алюмин. сплавы)
К заг	0,9	0,8	0,8	0,9

Таблица 6

Материал обрабатываемый
Сталь	Т5К12М	Т5К10	Т14К8	Т15К6	Т30К4	ВК8
0,35	0,65	0,8	1,0	1,4	0,4
Чугун серый190 НВ	ВК8	ВК6	ВК4	ВК3
0,83	1,0	1,1	1,15
Алюминиевые и медные сплавы	Р6М5	ВК4	ВК6	9ХС	У12А
1,0	2,5	2,7	0,6	0,5

Таблица 7

Обрабатываемый материал	КматV	Показатель n
при обработке резцами из быстрореж. стали	при обработке резцами из тверд.сплава
Сталь	С ≤0.6%	-1,0	1
1,75
1,75
хромистая сталь	1,75
С>0.6%	1,75
Чугун серый	1,7	1,25
Медные сплавы	1	—	—
Алюминиевые сплавы	1	—	—

Таблица 7.1

Параметры	Материал режущей части	Поправочные коэффициенты
Наименование	Величина	Обозначение	Величина
Главный угол в плане φ	30	Твердый сплав	Kφp	1,08
45	1,00
60	0,94
90	0,89
30	Быстрореж. сталь	1,08
45	1,00
60	0,98
90	1,08
Передний угол γ	-15	Твердый сплав	Kγp	1,25
	1,10
10	1,00
12-15	Быстрореж. сталь	1,15
20-25	1,00
Угол наклона главного лезвия λ	-5	Твердый сплав	Kλp	1,00

5
15
Радиус при вершине r, мм	0,5	Быстрореж. сталь	Krp	0,87
1,0	0,93
2,0	1,00
3,0	1,04
4,0	1,10

Таблица 8

Обрабатываемый материал	КматP	Показатель n
при обработке резцами из быстрореж.стали	при обработке резцами из тверд.сплава
Сталь	0,75	0,35
0,75	0,75
Чугун серый	0,4	0,55
Медные сплавы	1	—	—
Алюминиевые сплавы	1	—	—

Таблица 8.1

После расчета скорости резания необходимо рассчитать частоту вращения шпинделя и сопоставить с паспортными характеристиками. Частоту вращения фактическую следует выбирать наиболее близкую по величине.

Частота вращения: об/мин

Разница расчетной и фактической частоты вращения отражается на стойкости инструмента: если расчетная величина больше фактической, то стойкость резца увеличивается относительно расчетной, если меньше — уменьшается.

Растачивание

При растачивании скорости резания вычисляются аналогичным способом, как и при наружном продольном точении, но с учетом коэффициента Краст (таблица 9).

Диаметр растачиваемого отверстия в мм до	50	75	150	250	>250
Краст	0,6	0,75	0,8	0,9	1,0

Таблица 9

Прорезание пазов

Поперечные подачи выбираются по таблице 10. Скорости резания при прорезании пазов рассчитываются аналогично наружному точению, но с коэффициентами Cp, x, y, n согласно таблице 11.

Диаметр обработки,мм	Ширина резца, мм	Обрабатываемый материал
Сталь	Чугун, медные и алюминиевые сплавы

Источник: http://xn--e1aflbecbhjekmek.xn--p1ai/index.php/rezhim/53-2011-01-13-09-14-59

Практическая работа №5 «Расчет и табличное определение режимов резания при точении»

Практическая работа №5

«Расчет и табличное определение режимов резания при точении»

Цель работы: Освоение методики расчета и назначения рациональных режимов резания при точении, пользуясь таблицами справочной литературы.

Краткая теоретическая справка

Назначать основные элементы режимов резания – это значит определить глубину резания, подачу и скорость; при этом оптимальными из них будут те, которые обеспечивают на данном станке наименьшую себестоимость процесса обработки детали.

Такой порядок назначения элементов режима резания, когда для заданного инструмента сначала выбирается максимально возможная глубина резания t, затем максимально возможная подача s, а потом уже подсчитывается (с учетом оптимальной стойкости и других конкретных условий обработки) скорость резания V, объясняется тем, что для обычных резцов на температуру резания, а следовательно на износ и стойкость резцанаименьшее влияние оказывает глубина резания, большее – подача и еще большее – скорость резания.

Методика назначения элементов режима резания при точении:

1. Глубина резания определяется в основном величиной припуска на обработку:,

где D — диаметр заготовки в мм

где d — диаметр обработанной поверхности в мм

Глубина резания оказывает большое влияние на силы резания, увеличение которых может привести к снижению точности обработки. Поэтому, когда к обработанной поверхности предъявляются повышенные требования, глубину реза-

ния назначают меньшей. Так, при получнстовой обработке глубина резания назначается в пределах 0,5-2 мм, а при чистовой — в пределах 0,1-0,4 мм.

2. Подача. Для уменьшения машинного времени, т. е. повышения производительности труда, целесообразно работать с максимально возможной подачей с учетом факторов, влияющих на ее величину.

Подача обычно назначается из таблиц справочников по режимам резания, составленных на основе специально проведенных исследований и опыта работы машиностроительных заводов.

После выбора величины подачи из справочников ее корректируют по кинематическим данным станка, на котором будет вестись обработка (берется ближайшая меньшая).

3. Скорость резания также назначается из таблиц справочников по режимам резания, с учетом предварительно назначенной величины оптимальной стойкости.

4.Частота вращения шпинделя станка (заготовки) подсчитывается по найденной скорости резания:

и корректируется по станку (берется ближайшее меньшее или большее, если оно не превышает 5%), т. е. находится паспортное значение nп, с которой будет вестись обработка.

5. Действительная скорость резания подсчитывается с учетом паспортного значения частоты вращения шпинделя:

6. Проверка выбранных элементов режима резания. При черновой обработке назначенная подача обязательно проверяется по прочности деталей механизма подачи станка, а в отдельных случаях (при нежестких и тяжелых условиях резания) — по прочности и жесткости инструмента, жесткости заготовки и

прочности деталей механизма главного движения станка. Проверяем расчетный режим по мощности. Резание возможно, если

≤,

где- мощность потребная на резание, кВт

— фактически развиваемая мощность на шпинделе станка, кВт

Мощность, затрачиваемая на резание:

, кВт

где– тангенциальная сила резания, Н

Если окажется, что мощности электродвигателя данного станка, на котором должна происходить обработка, не хватает, т.е, то необходимо уменьшить скорость резания.

7. Основное время на обработку подсчитывается с учетом паспортных значений частоты вращения шпинделя и подачи.

где L — длина рабочего хода инструмента в мм

Задание для аудиторной работы

Определить режимы резания при продольном точении заготовки диаметром D для заданных условий обработки в диаметр d на длину l. Инструмент — резец токарный проходной, оснащенный пластиной из твердого сплава. Станок – токарно-револьверный с горизонтальной осью вращения револьверной головки мод. 1Г340.

Пример решения:

Дано: Заготовка — прокат горячекатаный из стали 45 с в =610МПа. Резец токарный проходной, оснащенный пластиной из твердого сплава Т5К10.

Геометрические элементы резца:  = 60°;  = 12°;  = 12°; r = 1 мм. Форма передней поверхности — радиусная с отрицательной фаской.

D = 47,8 мм; d = 45мм; l = 25 мм

1. Определяем глубину резания:

мм

2.Определяем подачу:

мм/об [4, стр.36, карта1]

Поправочный коэффициент:

мм/об

Принимаем по паспорту станка:мм/об

3. Определяем допускаемую скорость резания:

[4, стр.44, карта 6]

м/мин

КU = 0,9

м/мин

4. Частота вращения шпинделя:

=899мин–1

Принимаем по паспорту станкамин–1

5. Действительная скорость резания при точении:

м/мин

6. Проверяем расчетный режим по мощности.

Мощность, затрачиваемая на резание:

, кВт [3,с.271]

где– тангенциальная сила резания, Н

Сила резания:

, Н [3,с.271]

Из таблицы 22 [с.273]:

[3,с.264, табл.9]

;

[3,с.275, табл.23]

кВт

Для станка мод.1Г340 по паспорту станка: кВт; 

Проверяем достаточность мощности привода станка:

кВт

(1,19

7. Основное время:

Длина рабочего хода:

мм — величины врезания и перебега инструмента

мм

мин

Варианты к заданию:

№	Материал заготовки	Заготовка	Геометрические элементы резца
Dмм	d мм	l мм	Марка твердого сплава	Форма передней поверхности				r мм
1	Сталь жаропрочная 12Х18Н9Т 141 НВ	Поковка	82	78,4	50	ВК8	Радиусная с фаской	45	8	10	2
2	Серый чугун НВ 160	Отливка	48,5	46	120	ВК8	Плоская	60	8	5	1
3	Сталь 20 в =500МПа	Прокат	52	50,2	35	Т15К6	Радиусная с фаской	90	12	10	1,5
4	Серый чугун НВ 180	Отливка	44	42	40	ВК6	Плоская	45	10	5	1
5	Сталь 38Х в =680МПа	Прокат	38	34,5	64	Т5К10	Плоская	60	8	10	1
6	Сталь 40Х в =700МПа	Поковка	96,4	95	80	Т15К6	Радиусная с фаской	90	8	5	1
7	Серый чугун НВ 200	Отливка	56,2	52	32	ВК8	Плоская	60	12	10	1
8	Сталь 45ХН в =750МПа	Поковка	28	26	125	Т30К4	Радиусная с фаской	45	10	5	2
9	Сталь Ст5 в =600МПа	Прокат	40	38,4	78	Т15К6	Плоская	45	8	10	1
10	Серый чугун НВ 180	Отливка	75	70	18	ВК3	Плоская	60	8	5	2