2.5. Розрахунок (вибір) режимів різання, вибір технологічного обладнання, інструменту та засобів технологічного оснащення

Вибір режимів різання в значній мірі впливає на якість оброблюваних поверхонь, точність їх взаємного розташування. Оскільки механічна обробка складає значну частину собівартості деталі, то ефективний підбір режимів різання сильно впливає на техніко-економічні показники процесу виготовлення деталі. Неправильний підбір режимів різання може призвести до недостатньо якісної обробки поверхонь, невиправданого витрачання часу на лишні операції контролю розмірів і параметрів шорсткості поверхонь. Часто це призводить до браку продукції, а в окремих випадках – до передчасного спрацювання обладнання і навіть його поломок.

Підбір оптимальних режимів різання можна проводити двома методами: табличним і за допомогою обчислень всіх параметрів режимів різання.

Елементи режиму різання зазвичай встановлюються в порядку, зазначеному нижче.

Глибина різання t: при чорновій (попередній) обробці призначають по можливості максимальну t, яка дорівнює всьому припускові на обробку або більшої частини його; при чистовій (остаточній) обробці – залежно від вимог точності розмірів і шорсткості обробленої поверхні.

Подача s: при чорновій обробці вибирають максимально можливу подачу, виходячи з жорсткості і міцності системи ВІД, потужності приводу верстата, міцності твердосплавної пластинки і інших обмежуючих факторів; при чистовій обробці – залежно від необхідного ступеня точності і шорсткості обробленої поверхні.

Швидкість різання v розраховують за емпіричними формулами, встановленими для кожного виду обробки, які мають загальний вигляд:

(20)

Значення коефіцієнта C_V і показників степеня, що містяться в цих формулах, так само як і періоду стійкості Т інструменту, що застосовується для даного виду обробки, наведені у таблицях для кожного виду обробки. Обчислена з використанням табличних даних швидкість різання V_тб враховує конкретні значення глибини різання t, подачі s і стійкості Т і дійсна при певних табличних значеннях ряду інших чинників. Тому для отримання дійсного значення швидкості різання з урахуванням конкретних значень згаданих факторів вводиться поправочний коефіцієнт К_V. Тоді дійсна швидкість різання V = V_тб К_V, де К_V - добуток ряду коефіцієнтів. Найважливішими з них, загальними для різних видів обробки, є:

K_MV - коефіцієнт, що враховує якість оброблюваного матеріалу (табл. 1-4);(посилання)

K_ПV - коефіцієнт, що враховує стан поверхні заготовки (табл. 5); (посилання)

K_ІV - коефіцієнт, що враховує якість матеріалу інструмента (табл. 6), (посилання)

Стійкість Т - період роботи інструменту до затуплення, що приводиться для різних видів обробки, відповідає умовам одноінструментної обробки. При багатоінструментній обробці період стійкості Т варто збільшувати. Він залежить насамперед від числа одночасно працюючих інструментів, відношення часу різання до часу робочого ходу, матеріалу інструменту, виду обладнання. При багатоверстатному обслуговуванні період стійкості Т також необхідно збільшувати зі зростанням числа обслуговуваних верстатів. У звичайних випадках розрахунок точного значення періоду стійкості громіздкий. Тому орієнтовно можна вважати, що період стійкості при багатоінструментній обробці:

  , (21)

а за багатоверстатного обслуговування:

, (22)

де Т - стійкість лімітуючого інструменту;

К_Ти - коефіцієнт зміни періоду стійкості при багатоінструментальному обслуговуванні (табл. 7); (посилання)

К_Тс - коефіцієнт зміни періоду стійкості при багатоверстатному обслуговуванні (табл. 8). (посилання)

Сила різання. Під силою різання зазвичай мають на увазі її головну складову P_z, яка визначає витрачаєму на різання потужність N_e і крутний момент на шпинделі верстата. Силові залежності розраховують за емпіричними формулами, значення коефіцієнтів і показників ступеня в яких для різних видів обробки наведені у відповідних таблицях.

Розраховані з використанням табличних даних силові залежності враховують конкретні технологічні параметри (глибину різання, подачу, ширину фрезерування та ін) і дійсні при певних значеннях ряду інших чинників. Їх значення, відповідні фактичним умовам різання, отримують множенням на коефіцієнт К_Р - загальний поправочний коефіцієнт, що враховує змінені в порівнянні з табличними умови різання, що представляє собою добуток з ряду коефіцієнтів.

Найважливішим із них є коефіцієнт К_МР, що враховує якість оброблюваного матеріалу, значення якого для сталі і чавуну наведені в табл.9, а для мідних і алюмінієвих сплавів - в табл.10. (посилання)

Точіння

Глибина різання t: при чорновому точінні і відсутності обмежень щодо потужності обладнання, жорсткості системи ВІД приймається рівною припуску на обробку; при чистовому точінні припуск зрізається за два проходи і більше. На кожному наступному проході слід призначати меншу глибину різання, ніж на попередньому. При параметрі шорсткості обробленої поверхні R_a 3,2 мкм включно t = 0,5  2,0 мм; R_а ≥ 0,8 мкм, t = 0,1  0,4 мм.

Подача s: при чорновому точінні приймається максимально допустимою за потужністю устаткування, жорсткості системи ВІД, міцності різальної пластини і міцності державки. Рекомендовані подачі при чорновому зовнішньому точінні наведені в табл.11, а при чорновому розточуванні - в табл.12. Максимальні величини подач при точінні сталі 45, допустимі міцністю пластини з твердого сплаву, наведені в табл.13. Подачі при чистовому точінні вибирають в залежності від необхідних параметрів шорсткості обробленої поверхні і радіуса при вершині різця (табл. 14)

При прорізанні пазів і відрізанні величина поперечної подачі залежить від властивостей оброблюваного матеріалу, розмірів паза і діаметру обробки (табл. 15).

Рекомендовані подачі при фасонному точінні наведені в табл. 16.

Швидкість різання V, м/хв: при зовнішньому поздовжньому і поперечному точінні і розточуванні розраховують за емпіричною формулою:

V = C_vK_v / T^mt^xs^y, (23)

Коефіцієнт K_v є добутком коефіцієнтів, що враховують вплив матеріалу заготовки K_Mv (див. табл.1 - 4), стану поверхні K_Пv (див. табл. 5), матеріалу інструменту K_іv (див. табл. 6). При багатоінструментній обробці і багатоверстатному обслуговуванні період стійкості збільшують, вводячи відповідно коефіцієнти (див. табл.7) і радіуса при вершині різця К_(див. табл.8), кутів у плані різців K_r (табл.18). Фінішна токарна обробка має ряд особливостей, що відрізняють її від чорнового та міжопераційного точіння, тому рекомендовані режими різання при тонкому (алмазному) точінні на швидкохідних токарних верстатах з високою точністю і розточувальних верстатах наведено окремо у табл. 19. Режими різання при точінні загартованої сталі різцями з твердого сплаву наведено в табл. 20. Режими різання при точінні і розточуванні чавунів, загартованих сталей і твердих сплавів різцями, оснащеними полікристалах композитів 01 (ельбор-Р), 05, 10 (гексаном-Р) і 10Д (двошарові пластини з робочим шаром з гексаніта-Р) наведені в табл. 21.

Сила різання. Силу різання Р, прийнято розкладати на складові сили, спрямовані по осях координат верстата (тангенціальну P_z, радіальну Р_у і осьову Р_х). Під час зовнішнього поздовжнього і поперечного точіння, розточування, відрізання, прорізання пазів і фасонного точіння ці складові розраховують за формулою:

(24)

При відрізанні, прорізанні і фасонному точінні t - довжина леза різця.

Постійна С_р і показники степеня х, у, n для конкретних (розрахункових) умов обробки для кожної з складових сили різання наведені в табл. 22.

Поправочний коефіцієнт К_р являє собою добуток ряду коефіцієнтів (К_р = К_МРК_{ р}К_{ р}К_rр), що враховують фактичні умови різання. Чисельні значення цих коефіцієнтів наведені в табл.9, 10 і 23

Потужність різання N, кВт, розраховують за формулою:

(25)

При одночасній роботі декількох інструментів ефективну потужність визначають як сумарну потужність окремих інструментів.