11 Определение режимов резания

Режимы резания, с одной стороны, определяются техническими факторами: требуемой шероховатостью обрабатываемой поверхности, возможностями технологического оборудования, требуемой точностью и др. С другой стороны, от режимов резания зависит производительность и технологическая себестоимость. Таким образом, назначение режимов резания является важной технико-экономической задачей.

Режимы резания назначают по нормативам режимов резания [10] или используют аналитический метод расчета [7]. В настоящее время наибольшее распространение получило определение режимов резания по нормативам. Режимы резания определяются для каждого технологического перехода. При этом следует руководствоваться следующей общей последовательностью назначения режимов.

Сначала устанавливают глубину резания t. Глубина резания должна равняться припуску, снимаемому на данном переходе. При этом необходимо учитывать, что при работе на станках средней мощности максимальная глубина резания не должна превышать при точении – от 8 до 10 мм, при фрезеровании цилиндрическими фрезами – от 10 до 12 мм, при фрезеровании торцовыми фрезами – от 12 до 15 мм; При больших значениях припуска или при необходимости снять напуск с поверхности заготовки обработку следует производить за несколько рабочих ходов.

Следующим этапом определения режимов резания является назначение подачи S. Для большинства методов обработки, таких как - точение, сверление, растачивание, определяется подача в миллиметрах на оборот заготовки или инструмента, S_о мм/об. Для фрезерования исходным расчетным значением подачи является подача в миллиметрах на зуб фрезы, S_z, мм/зуб. Для строгания, некоторых видов шлифования принимается подача в миллиметрах на двойной ход, S мм/дв.ход. Для черновых переходов значение подачи определяется прочностными характеристиками элементов технологической системы. Для чистовых технологических переходов подача ограничивается требуемой точностью и шероховатостью обработанной поверхности. Значения подач приведены в [7, 10], для наиболее распространенных методов обработки можно использовать таблицы приложения Ж. Выбранная подача корректируется по паспортным данным станка.

Затем следует определить период стойкости инструмента Т. Период стойкости, обеспечивающий наиболее экономичные режимы обработки, определяется в соответствии со следующей зависимостью

,

(11.1)

где m – показатель относительной стойкости;

- время простоя станка, связанное с заменой инструмента, мин;

- затраты на эксплуатацию инструмента за его к период стойкости, руб;

Е – стоимость минуты работы оборудования, руб/мин.

Определение экономичного периода стойкости в соответствии с зависимостью 11.1 требует большого числа исходных данных. Поэтому чаще используют табличные значения периода стойкости [7]. При определении режимов резания по нормативам предполагается использование нормативного периода стойкости.

Скорость резания V определяется в зависимости от периода стойкости Т, от глубины резания t, подачи S, от механических характеристик обрабатываемого материала, от марки инструментального материала, от состояния поверхности заготовки и от ряда других факторов. Значения скорости резания приведены в [7, 10], для наиболее распространенных методов обработки - в приложении Ж.

Частота вращения n определяется по формуле

,

(11.2)

где D – диаметр обрабатываемой поверхности или диаметр инструмента, мм.

Частота вращения корректируется по паспортным данным станка. В качестве утонченного значения принимается наиболее близкое значение. При бесступенчатом регулировании привода главного движения станка желательно округлить расчетную частоту вращения до значения кратного 10. После этого уточняется скорость резания. Уточненная скорость резания определяется по формуле

,

(11.3)

При черновой обработке производят проверку выбранного режима резания по мощности привода главного движения станка.

,

(11.4)

где - мощность, потребная на резание, кВт;

- мощность главного привода станка, кВт;

- коэффициент полезного действия привода главного движения (0,9 - 0,8).

При невыполнении условия (11.4) необходимо уменьшить глубину резания, подачу или применить на данной технологической операции станок большей мощности.

Для современных станков с ЧПУ ограничением является значение максимального крутящего момента на шпинделе. Крутящий момент от сил резания, (Н·м)

(11.5)

В паспортных данных металлорежущих станков часто приводятся в только максимальные и минимальные значения частот вращения и подач, а также число ступеней К. Промежуточные значения в таких случаях принимают по нормали станкостроения H11-1. Для чего предварительно определяют знаменатель геометрической прогрессии ряда частот вращения или подач

,

(11.6)

где - знаменатель геометрической прогрессии;

n_max и n_min - наибольшая и наименьшая частоты вращения привода главного движения;

К - число ступеней частот вращения привода главного движения.

Стандартные значения частот вращения и подач приведены в приложении Г.

В качестве примера рассмотрим назначение режимов резания на черновую обработку шейки вала.

Исходные данные:

а) обрабатываемый материал - сталь 45;

б) заготовка - штампованная поковка, полученная в закрытом штампе на прессах;

в) оборудование - токарный станок с ЧПУ 16Б16Т1;

г) режущий инструмент – контурный резец с пластинкой твердого сплава Т15К6 (Резец 2103-0695 Т15К6 ГОСТ ГОСТ 20872-80);

д) заготовка установлена в центрах;

е) диаметр обработки D = 20 мм;

Глубина резания t соответствует припуску z = 1,5 мм.

Подача S = 0,4 мм/об (таблица Ж.1)

Период стойкости соответствует нормативному.

Скорость резания V = 170 м/мин (таблица Ж.4).

Частота вращения n

об/мин.

По паспортным данным станка принимаем n_ут = 2000 об/мин.

Уточненная скорость резания V_ут

м/мин.

Мощность резания N = 0,8 кВт (таблица Ж.7), данная мощность не превышает мощности главного привода станка N_ст = 4,2 кВт.

Аналогично определяются режимы резания для остальных технологических переходов. В ПЗ достаточно в качестве примера показать последовательность определения режимов для одного перехода. Данные по всему технологическому процессу необходимо представить в виде таблицы.

Таблица 11.1 - Режимы резания

№оп	Переходы	t, мм	S, мм/об (мм/мин)	V, м/мин, (м/с)	n, об/мин	N, кВт (Мкр, Н·м)
005	1 Фрезеровать торцы
	2 Центровать 2 отверстия
010	Точить поверхности	1,5	0,4	125	2000	0,8