4.2.8. Расчет режимов на операцию механической обработки

Режим обработки определяют отдельно для каждой операции с разбивкой ее на переходы.

Основные условные обозначения и размерности

Размеры обработки

D, d – диаметр обрабатываемой поверхности или диаметр режущего инструмента в мм;

l – длина обрабатываемой поверхности в мм;

l₁ – величина врезания и пробега инструмента в мм;

B – расчетная ширина обрабатываемой поверхности в мм;

L – расчетная длина обрабатываемой поверхности в мм;

i – число проходов инструмента;

g – число заходов нарезаемой резьбы.

Время

Т₀ – основное технологическое время на операцию в мин;

t_{о. ч} – основное время на часть операции в мин;

τ – время на реверсирование, деление и т.п. в мин.

Режимы резания

υ – скорость резания в м/мин;

υ_{х. х} – скорость обратного (холостого) хода в м/мин;

υ_{р. х} – скорость рабочего хода в м/мин;

n – число оборотов шпинделя в минуту;

n₁ – число оборотов обратного вращения шпинделя в минуту;

s – подача за один оборот шпинделя в мм;

s_z – подача на один зуб в мм;

s_m – подача за 1 мин (минутная) в мм;

t – глубина резания в мм;

P_z – тангенциальная сила резания в кГ;

P_x­ – осевая сила резания в кГ;

M_кр – крутящий момент в кГ · м;

N – мощность резания в кВт;

N_э – эффективная мощность на шпинделе станка в кВт;

N_д – мощность электродвигателя станка в кВт;

η – коэффициент полезного действия станка (к.п.д.)

S – шаг резьбы в мм;

Т – период стойкости инструмента в мин;

K_s – поправочный коэффициент на подачу;

K_υ – поправочный коэффициент на скорость резания;

K_N – поправочный коэффициент на мощность.

Механические свойства обрабатываемого материала

HB – твердость обрабатываемого материала по Бринеллю;

σ_в­ – предел прочности обрабатываемого материала при растяжении в кГ/мм²;

HRC – твердость обрабатываемого материала по Роквеллу.

Геометрические параметры режущего инструмента

φ – главный угол в плане в град;

r – радиус при вершине резца в мм;

H – высота державки резца в мм.

П р и м е ч а н и е. Индексы у коэффициентов К указывают факторы, учитываемые данными коэффициентами. Например, коэффициент на скорость резания в зависимости от твердости материала обозначается К_HBυ.

Нормативы режимов резания для токарных станков Выбор режима резания

Назначение рационального режима резания заключается главным образом в выборе наиболее выгодного сочетания скорости резания и подачи, обеспечивающих в данных условиях с учетом целесообразного использования режущих свойств инструмента и кинематических возможностей оборудования наибольшую производительность общественного труда и наименьшую стоимость операции.

Для уменьшения машинного времени следует работать с возможно большей технологически допустимой подачей и соответствующей этой подаче скоростью резания. При этом должны быть наиболее полно использованы режущая способность инструмента и его прочность, динамические возможности станка при соблюдении технических условий на изготовление детали.

Глубина резания и число проходов. Относительно небольшое влияние глубины резания на стойкость резца и скорость резания позволяет при черновой обработке назначать возможно большую глубину резания, соответствующую глубине срезаемого припуска за один проход. При чистовой обработке глубина резания назначается в зависимости от степени точности и чистоты поверхности.

Количество проходов свыше одного при черновой обработке следует допускать в исключительных случаях при снятии повышенных припусков и обработке на маломощных станках. При чистовой обработке количество проходов зависит от требуемой чистоты и точности поверхности, жесткости системы станок — инструмент — деталь и погрешности предшествующей обработки.

Подача. При черновой обработке величина подачи назначается с учетом размеров обрабатываемой поверхности, прочности и жесткости установки и жесткости системы станок — инструмент — деталь. Учитывая положительное влияние увеличения подачи на устранение вибраций, возникающих в процессе резания, а также меньшее ее влияние на стойкость, чем влияние скорости резания, следует для сокращения времени обработки назначать возможно большую подачу, допускаемую прочностью инструмента, механизма подачи и технологическими условиями обработки.

При чистовом точении выбор подачи необходимо согласовать с классом точности и чистотой обрабатываемой поверхности, учитывая при этом допустимую величину прогиба детали.

Рекомендуемые подачи для чернового точения с заданной глубиной резания подача проверяется по осевой силе резания и по прочности механизма подачи станка и должна удовлетворять условию

;

где Р_х — осевая составляющая силы резания (сила подачи) в кГ;

Р_сm - осевая сила, допускаемая механизмом подачи станка, в кГ

(определяется по паспорту станка).

В отдельных случаях, на работах с напряженными режимами резания или при обработке резцами с увеличенными вылетами державки, выбранная подача должна проверяться дополнительно по прочности державки резца и по прочности пластинки твердого сплава.

Если выбранная подача не удовлетворяет этим условиям, необходимо установленную по нормативам подачу снизить до величины, допускаемой прочностью механизма станка или прочностью державки и пластинки твердого сплава.

Скорость резания, мощность и крутящий момент. После выбора глубины резания и подачи по соответствующим картам назначается скорость резания при точении, растачивании, прорезке, отрезке, нарезании резьбы, сверлении, зенкеровании и развертывании.

Скорости резания по видам работ и типам инструментов даны на обработку конструкционных углеродистых, легированных и высоколегированных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, серого и ковкого чугуна и медных сплавов.

Приведенные в нормативах скорости резания для стали и чугуна рассчитаны на обработку резцами с пластинками твердых сплавов и быстрорежущей стали, а для медных сплавов — на обработку резцами из быстрорежущей стали.

При сверлении, зенкеровании, развертывании и нарезании резьбы метчиками скорости резания на токарных станках следует устанавливать по нормативам для нормирования работ на сверлильных станках.

Скорости резания, приведенные в картах нормативов, рассчитаны на одноинструментную обработку с заданным периодом стойкости инструмента при нормальном его затуплении. Расчет скорости резания для случая многоинструментальной обработки и применения многостаночного обслуживания следует производить в соответствии с примерами расчета.

Для чернового точения в нормативах предусмотрена обработка резцами с пластинками твердого сплава Т5К10, как наиболее производительная и экономичная для данного вида работ. Однако в производственных условиях на заводах и в отдельных случаях, например при работах на загрязненной корке или на станках небольшой мощности, когда не предоставляется возможным полностью использовать режущие свойства более производительного твердого сплава Т5К10, обработка производится резцами из твердого сплава марки ВК8. При назначении режимов резания для работ с этими резцами скорости резания рекомендуется устанавливать, умножая табличные данные для твердого сплава Т5К10 на коэффициент 0,6 — 0,7. Выбранный режим резания должен соответствовать кинематическим и динамическим возможностям станка.

Режим резания на черновых операциях при наружном продольном и поперечном точении и растачивании резцами из твердого сплава и из быстрорежущей стали проверяется по мощности или крутящему моменту станка с учетом в каждом случае его конструктивных данных.

При чистовой обработке обычными проходными и расточными резцами, а также при обработке сверлами, зенкерами и развертками режим резания ввиду незначительных сил резания по мощности не проверяется.

Выбранный режим резания должен удовлетворять условиям

и

где N — мощность, потребная на резание, в квт (определяется по картам нормативов в соответствующих разделах);

N_э — эффективная мощность станка в квт (определяется по паспорту);

2М — двойной крутящий момент при резании в кГ*м;

2М_сm — двойной крутящий момент на шпинделе станка в кГ*м, допускаемый станком по прочности механизма или мощности электродвигателя (определяется по паспорту).

Двойной крутящий момент при резании 2М определяется по формуле

,

где P_z – тангенциальная сила резания в кГ

(определяется по картам нормативов);

D — диаметр обрабатываемой поверхности в мм.

Если выбранный режим не отвечает указанным условиям, необходимо установленную по нормативам величину скорости резания понизить соответственно величине, допускаемой мощностью или крутящим моментом станка. При работе на современных станках проверку по допустимой силе резания, подаче или крутящему моменту приходится производить в исключительных случаях (при применении предельных сеченый стружки или подач и других факторов).

При расчете карт режимов резания табличные значения отдельных параметров режимов (скорости резания, сил резания и мощности) были определены для средних значений принятых в таблицах факторов (твердость обрабатываемого материала, глубина резания, подача и др.).

Влияние жесткости технологической системы станок — приспособление — инструмент — деталь (СПИД) на режим резания. Практический опыт показывает, что жесткость системы СПИД при обработке деталей машин на металлообрабатывающих станках оказывает существенное влияние на стойкость режущего инструмента и вынуждает снижать нормативную скорость резания с уменьшением жесткости системы.

Особенно это влияние заметно при обработке жаропрочных сталей и специальных сплавов.

Исследованиями установлено, что при токарной обработке наиболее распространенных форм и размеров деталей (обрабатываемый диаметр 15 — 1500 мм) на соответствующих им по габариту станках, жесткость системы СПИД изменяется в пределах 200 — 7000 кГ/мм.

Выявлено, что наиболее сильное влияние на стойкость резцов оказывает жесткость технологической системы в пределах 200 — 1200 кГ/мм. При повышении жесткости системы сверх 1200 кГ/мм заметного снижения стойкости не наблюдается. В связи с тем, что определять числовое значение жесткости технологической системы каждый раз при назначении режима практически не представляется возможным, рекомендуется учитывать этот фактор через посредство других более простых факторов, характеризующих данную систему.

Такими факторами являются типоразмер станка, способ установки и крепления обрабатываемой детали, размер и вылет резца, конструктивная форма и размеры обрабатываемой детали.