3.1.2 Определение режимов обработки резанием

Режимы обработки резанием заготовок устанавливают двумя методами: расчетно-аналитическим и табличным.

При расчете режимов резания сначала устанавливают глубину резания.

Глубину резания определяют в основном максималь­ным припуском на обработку, который выгодно удалять за один рабочий ход. Подача при черновой обработке 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...1,0 мм/об, для чистовой S = 0,1-0,3 мм/об.

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 материала, подача, глубина резания, геометри­ческие элементы режущей части инструмента, размеры сечения державки резца, смазочно-охлаждающая жид­кость (СОЖ), допустимый износ инструмента, температу­ра в зоне резания.

При наружном продольном точении допускаемую ско­рость резания определяют по формуле:

, (3.1)

где С_ - постоянная для данных условий резания, Т - принятый период стойкости резца, мин;

m, x_, y_ - пока­затели степени; К_φ - общий поправочный коэффициент на скорость резания.

, (3.2)

где К_М - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал заготовки;

К_И - коэффициент, учитывающий, материал режущей части инструмента;

K_φ - коэффици­ент, учитывающий главный угол в плане φ инструмента,

К_n - коэффициент, учитывающий состояние заготовки (с коркой, без корки, прокат, литье и т. п.).

Значения указанных коэффициентов приведены в спра­вочной литературе.

Одним из важнейших технологических факторов, влияющих на расчет допускаемой скорости резания, яв­ляется принятая стойкость инструмента. От ее величины зависят не только скорость резания (рисунок 3.6), но и себе­стоимость и производительность обработки резанием (рисунок 3.7).

Обработка на скорости резания _м, соответствующая максимальной стойкости инструмента Т_М, неэффективна из-за низкой производительности П_М и высокой себестои­мости С_М.

Рисунок 3.6 – Зависимость стойкости резца от скорости резания для резцов из разных материалов: 1 – из стали Р18; 2 – из твердого сплава Т15К6

Рисунок 3.7 – Влияние скорости резания на стойкость (1), себестоимость (2) и произво-дительность (3) обработки резанием: Т – стойкость инструмента (мин), С – себесто-имость обработки резанием (руб.), П – производи-тельность (шт.) (сталь 40Х, t = 1 мм; S = 0,1 мм/об)

С увеличением скорости резания до _Э стойкость снижается до Т_Э , себестоимость уменьшается до ми­нимального значения С_Э, а производительность повышает­ся до значения П_Э, близкого к П_в, при этом достигается достаточно высокая стойкость инструмента. Дальнейшее повышение скорости резания приводит к незначительному повышению производительности, но к более значительно­му росту себестоимости и снижению стойкости инструмен­та. Обычно принимают для резцов Т = 60 мин.

При определении режимов резания табличным мето­дом используют нормативные таблицы в зависимости от типа производства и установленного вида обработки реза­нием заготовки.

Для определения глубины резания весь припуск на обработку разделяют следующим образом: 80...90% - для черновой обработки и 10...20% - для чистовой обработки. Для чистового точения при назначении глубины реза­ния следует учитывать точность обработки и шерохова­тость обработанной поверхности. Так, для получения за­готовки с точностью по 8-му квалитету и шероховатости R_a = 2,5 мкм целесообразно глубину резания для чисто­вого точения назначать в пределах 0,05...0,3 мм.

Подачу устанавливают при черновой обработке мак­симально возможную, исходя из прочности инструмента, жесткости системы СПИД и принятой схемы установки заготовки.

При чистовой обработке подача зависит от точности и шероховатости поверхности заготовки, обеспечиваемых на рассматриваемой операции.

Значения скорости резания для инструмента из быст­рорежущей стали и твердосплавного инструмента при на­ружном точении стали и чугуна приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Скорости резания для наружного точения
Материал резца	Обраба­тываемый металл	Скорость резания, м/мин, при обработке
		черновой	чистовой
Быстрорежущая сталь Р6М5	Сталь	20...30	35...45
Твердый сплав ВК8	Чугун	60... 70	80... 100
Твердый сплав Т15К6	Сталь	100... 140	150... 200

Ориентировочные значения параметров режима резания для инструмента, оснащенного режущей керамикой, в зависимости от обрабатываемого материала приведены в таблице 3.2. Значения параметров режима резания для инструмента на основе эльбора-Р в зависимости от обрабатываемого материала и вида обработки приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.2 - Режимы резания для резцов с режущей керамикой
Обрабатываемый материал	Параметры режима резания
	v, м/мин	S, мм/об	t, мм
Серый чугун (НВ 170...240)	100...300	0,1...0,6	0,1...2,0
Закаленные стали с твердостью
HRC49...63	70... 200	0,08...0,3	0,1...0,5
HRC32...45	150... 300	0,1...0,35	0,2...1,0
Конструкционные и низкоуглеродистые стали (v = 500 МПа)	200... 350	0,1...0,35	0,3...1,5

Таблица 3.3 - Режимы резания для резцов на основе эльбора-Р
Обраба­тываемый материал	Вид обработки	Параметры режима резания
		v, м/мин	S, мм/об	t,мм
Сталь зака­ленная (HRC 55...67)	Чистовая	80... 160	0,04...0,08	0,05...0,2
Сталь	Получистовая	80... 120	0,04...0,10	0,2... 1,0.
закаленная (HRC	Чистовая	80... 120	0,04...0,10	0,1...0,3
40...60)	Тонкая	80.. .120	0,02...0,06	0,05...0,2
Сталь сырая	Получистовая	80... 120	0,12...0,20	0,5... 1,5
	Чистовая	120... 200	0,04...0,10	0,3...0,5
	Тонкая	150...300	0,02...0,06	0,05...0,2
Чугун	Чистовая	150...250	0,03...0,10	0,05...0,3

Для обеспечения высокой точности обработки ре­занием и низкой шероховатости в маршрут вводят тон­кое точение. Станки, применяемые для тонкого точения, должны отличаться высокой точностью и жестко­стью, а обрабатываемые заготовки должны иметь равно­мерный припуск.

При обработке твердосплавными резцами режимы точе­ния находятся в пределах: для стали - v = 150...300 м/мин; S = 0,06...0,12 мм/об; чугуна - v = 100...200 м/мин; S = 0,06...0,12 мм/об; цветных сплавов - v = 200...500 м/мин; S = 0,04...0,1 мм/об. Режущие кромки твердосплавных резцов должны быть тщательно заточены.

При работе резцом, оснащенным эльбором-Р допусти­мое значение износа по задней грани находится в преде­лах 0,2...0,5 мм в зависимости от требований к шерохова­тости обрабатываемой поверхности, размерной точности детали.

Обработку деталей резцами из эльбора-Р ведут в ос­новном без смазочно-охлаждающей жидкости.

Алмазными резцами обрабатывают в основном заго­товки из цветных сплавов, так как алмазы чувствитель­ны к ударным нагрузкам. При алмазном точении v = 300  600 м/мин, S = 0,02 0,1 мм/об, t = 0,03  0,3 мм. До­стижимая точность алмазного точения соответствует 5...7-му квалитетам, шероховатость поверхности по R_a = 0,6...0,63 мкм.

Алмазные резцы не используют для обработки сталей и чугунов, поскольку их высокие режущие свойства огра­ничиваются низкой теплостойкостью.

Применяют два метода точения цилиндрических по­верхностей.

Точение методом радиальной подачи используют при обработке коротких цилиндрических шеек канавочными и широкими резцами.

Точение методом продольной подачи нашло наибольшее применение. Обрабатываемая заготов­ка, закрепленная в центрах или в патроне, вращается, а резцу сообщают движение подачи.

При работе на скоростных режимах задние центры должны быть вращающимися. На универсальных стан­ках применяют вставные центры, на операционных и многорезцовых станках вращающиеся центры встраива­ют в пиноли задних бабок, что значительно увеличивает жесткость центров. Во время обработки партии заготовок за один рабочий ход резец, заранее установленный на размер d, не перемещают в поперечном направлении. После точения заготовки на длину l ее снимают, а резец отводят в исходное положение (рисунок 3.8) в продольном направлении.

Рисунок 3.8 – Схемы точения наружной поверхности вала: а – за одну установку; б – за две установки		По этой схеме выполняют черновую, а иногда и получистовую обработку небольших партий деталей за две ус­та-новки. После точения одной половины заготовки до заданного диаметра (см. рисунок 3.8) ее переустанавливают в центрах и обрабатывают вторую половину заготовки. При черновом точении ступенчатых заготовок, если в качестве заготовки взят прокат, важно правильно вы­брать последовательность обработки отдельных ступеней.

Наименьшая длина как рабочего хода, так и холостых перемещений резца получается при обработке по схеме на рисунке 3.9, б.

При больших глубинах резания наибольшая произво­дительность будет получена по схеме на рисунке 3.9, в.

На рациональный выбор иной схемы обработки сту­пенчатых заготовок оказывает влияние жесткость техно­логической системы. Часто при обработке ступенчатых валиков необходимо подрезать уступы после продольного точения. В этих случаях чистовую обработку уступов чаще всего проводят после обработки всех цилиндрических участков ступенчатой заготовки.

Чистовую обработку ступенчатых валов целесообраз­но производить комбинированными резцами, пригодными как для обработки цилиндрических поверхностей, так и для подрезания уступов и прорезания канавок по схе­ме, приведенной на рисунке 3.9, б.

При обработке валов в центрах величина погрешнос­тей от повторных установок вала мала. При обработке в трехкулачковом патроне кулачки последнего для умень­шения биения необходимо проточить непосредственно на станке, для чего твердость каленых кулачков не должна превышать HRC 35...40.

Торцы и уступы обрабатывают подрезным или про­ходным упорным резцами. При подрезании торца подачу резца осуществляют перпендикулярно оси обрабатывае­мой заготовки. Поперечная подача обычно меньше про­дольной. Для черновой обработки торцов поперечная по­дача составляет 0,3...0,6 мм/об при t = 1,5...3,0 мм, для чистовой обработки - 0,1...0,3 мм/об при t = 0.5...1 мм. Скорость резания может быть принята на 20% выше, чем для точения цилиндрических поверхностей.

Рисунок 3.9 - Схемы точения ступенчатого вала а - общий вид; б - каждую ступень отдельно, начиная с меньшего диаметра, со снятием всего припуска ступени; в - в начале ступень наиболь­шего диаметра, затем ступень наи-меньшего диаметра, а в конце - ступень, среднего диаметра; г – после-довательная обработка ступеней, начиная с наибольшего диаметра с полными рабочими ходами.

Для обработки канавок и отрезки заготовок применя­ют прорезные и отрезные резцы.

Ширина режущей кромки отрезного резца зависит от диаметра отрезаемой заготовки и находится в пределах 3...10 мм, длина головки от­резного резца несколько боль­ше половины диаметра прут­ка, от которого отрезают за­готовку.

Отрезные резцы изготовля­ют цельными, а также с плас­тинками из быстрорежущей стали или твердого сплава. Для уменьшения трения между резцом и разрезаемой заготовкой головка резца су­жается к стержню под углом 1...3° с каждой стороны рез­ца, угол  = 0, а угол  = 12° (рисунок 3.10). Установка режущей кром­ки резца даже на 0,1 мм выше оси обрабатываемой заготов­ки может привести к его по­ломке, а при установке ниже оси на торце заготовки оста­нется необработанный выступ. При отрезке хрупкого ма­териала заготовка отламыва­ется раньше, чем резец по­дойдет к центру заготовки. Для получения ровного тор­ца режущую кромку резца выполняют под углом 5... 10° (рисунок 3.11). После отрезки заготовки при включенной поперечной подаче произво­дится срезание бобышки на заготовке. Для отрезки при­меняют изогнутые отрезные резцы (рисунок 3.12), при этом шпиндель станка должен вращаться по часовой стрелке. Поперечная подача при прорезании канавок на сталь­ных заготовках равна 0,05...0,3 мм/об. Скорость реза­ния находится в пределах 25...30 м/мин (для резцов из быстрорежущей стали) и 125...150 м/мин (для твердо­сплавных резцов). Смазочно-охлаждающие жидкости. В машинострое­нии применяют два основных вида СОЖ: масляные и водорастворимые. Масляные СОЖ состоят из минерального масла (60...95%) и различных присадок: антифрикционных, антипенных, антитуманных ингибиторов коррозии. Они обладают наи­более высоким смазочным действием и применяются в основном при обработке быстрорежущим инструментом.
	Рисунок 3.10 – Конструкции отрезных резцов и их геометрия
	Рисунок 3.11 – Конструкция отрезного резца при точении хрупкого материала

Водорастворимые эмульсолы содержат 70...85% мине­рального масла и 30... 15% эмульгаторов вместе с различ­ными присадками. Из эмульсолов приготовляют водные эмульсии (обычно 1...10%).

Благодаря смазочному и высокому охлаждающему действию эмульсии получили в металлообработке широ­кое применение. Кроме эмульсии используют сульфофрезол - осерненное минеральное масло и эмульсолы Э-1, Э-2, Э-3 и ЭТ-20.

Эмульсолы используют при точении, сверлении, фре­зеровании и развертывании сталей и сплавов.

Алюминий обрабатывают с применением эмульсии и керосина.

При обработке чугуна охлаждение, как правило, не применяют.

Рисунок 3.12 - Различные способы отрезки заготовок