4. Расчет режимов резания при точении

4.1. Краткие теоретические пояснения к расчетам режимов резания при точении

На скорость резания при точении наибольшее влияние оказывают следующие факторы:

1. Стойкость резца.

Стойкость режущего инструмента - время резания от переточки до переточки. Чем выше скорость резания, тем сильнее нагревается резец, быстрее изнашивается, и тем меньше его стойкость. Поэтому, если нужно иметь большую скорость инструмента, то скорость резания следует уменьшить.

Эксперименты показывают, что между скоростью резания , обычно применяемой при обточке, и стойкостью инструмента чаще всего существует зависимость:

или ,

где: и - некоторые постоянные для условий обработки величины,

- показатель степени, при точении чаще всего равный 0,1 - 0,25.

Формула показывает, что скорость резания оказывает очень сильное влияние на стойкость инструмента. Если, например, при некоторых условиях обработки стойкость мин., то, увеличив скорость резания вдвое при , стойкость снизится в раза и составит мин., т.е. резец износится практически мгновенно.

2. Глубина резания и подача.

Чем больше глубина резания, тем больше работа резания и тепловыделение, но одновременно тем больше длина режущей кромки, участвующей в работе, и сечение резца, отводящее тепло. Поэтому глубина резания оказывает слабое влияние на температуру нагрева резца и, следовательно, на его стойкость, а зависимость между скоростью резания и глубиной резания при неизменной стойкости инструмента, выражается формулой:

,

где: - показатель степени, при точении равный 0,1- 0,3.

Чем больше подача, тем толще стружка, больше работа резания и тепловыделения, но одновременно тем дальше центр давления стружки от режущей кромки и лучше условия теплоотвода. Кроме того, толстая стружка меньше деформируется, чем тонкая. Поэтому подача оказывает не очень сильное влияние на скорость резания, а зависимость между ними при неизменной стойкости выражается формулой:

,

где: - показатель степени, при точении чаще всего равный 0,3 - 0,7.

Так как и меньше единицы, то при увеличении глубины резания и подачи скорость резания при постоянной стойкости уменьшается в меньшей степени, чем увеличивается глубина резания и подача. Если, например, увеличить глубину резания в два раза, то для сохранения постоянной стойкости при скорость резания нужно уменьшить в раза. При увеличении в два раза подачи при скорость резания для сохранения постоянной стойкости нужно уменьшить в раза.

Объем металла, снимаемый при точении, в единицу времени, т.е. производительность, определяется выражением . Исходя из вышесказанного, при увеличении глубины резания и подачи это выражение будет увеличиваться. Если, например, увеличить глубину резания и подачу в два раза, то при и произведение увеличится в раза. Поэтому при назначении режимов резания необходимо в первую очередь назначить наибольшие возможные глубину резания и подачу, а скорость резания определить исходя из необходимости иметь некоторую оптимальную скорость при выбранных наибольших глубине резания и подаче. При этом при черновой обработке увеличение глубины резания и подачи ограничивают прочность резца, детали и механизма подачи станка, а при чистовой - необходимость получить заданную точность и чистоту обработки (чем больше глубина резания и подача, тем точность и чистота обработки обычно хуже).

Исходя из вышеуказанного, скорость резания при точении определяется из формулы:

м/мин, (1)

где: - некоторая постоянная, значения которой для наружного продольного точения углеродистой стали с кг/мм² проходными резцами с пластинкой твердого сплава T15K6 приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Подача, мм/об
до 0,3	420	0,15	0,2	0,2
от 0,3 до 0,7	350	0,15	0,35	0,2
св. 0,7	340	0,15	0,45	0,2

В той же таблице приведены для тех же условий показатели степени , , .

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, представляющий собой при обработке твердосплавным инструментом произведение следующих коэффициентов:

,

где: - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала.

При точении конструкционной углеродистой стали резцами с пластинками твердых сплавов: ,

где: - предел прочности обрабатываемого материала.

Значения предела прочности для некоторых марок углеродистой стали приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Марка стали	30	35	40	45	50
Предел прочности , кг/мм2	50	54	58	61	64

- учитывает состояние поверхности заготовки. Если обрабатываемый материал не имеет корки, то .

- учитывает материал режущей части инструмента. Значения его для случая обработки конструкционной углеродистой стали приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3

Коэффициент	0,35	0,65	0,8	1	1,4
Марка твердого сплава инструмента	Т5К12Б	Т5К10	Т14К8	Т15К6	Т30К4

- учитывает величину главного угла в плане резца. Значения этого коэффициента приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4

Главный угол в плане	20	30	45	60	75	90
Коэффициент	1,4	1,2	1	0,9	0,8	0,7

- учитывает вид обработки (отрезка, прорезка, и т.д.). При наружном продольном точении .

Число оборотов шпинделя станка об/мин, необходимое для обеспечения найденной оптимальной скорости резания , определяется по формуле:

об/мин, (2)

где: - скорость резания, м/мин,

- диаметр заготовки, мм.

Так как большинство металлорежущих станков имеет ступенчатое регулирование числа оборотов шпинделя, то после определения оптимального числа оборотов шпинделя станка по формуле (2) - числа оборотов корректируют по станку, выбирая ближайшее меньшее число оборотов (ближайшее большее число оборотов выбирать нельзя, т.к. при этом стойкость инструмента резко уменьшиться).

При определении машинного времени необходимого для обточки заданной детали, учитывают, что практически путь перемещения резца больше длины детали на величину врезания и перебега (см. рис.4.1), поэтому

мин. (3)

Из рис.4.1 следует, что

Величину перебега инструмента можно определить из таблицы 4.5.

Таблица 4.5

Глубина резания , мм	1-2	3-7	7-11
Величина перебега , мм	1	2	3

При назначении режимов резания при точении обычно придерживаются следующей последовательности:

1) Выбирают резец и его геометрические параметры. Для получистовой обработки стали с до 80 кг/мм² при мм и мм/об рекомендуются геометрические параметры резца, показанные на рис.4.2.

2) Выбирают стойкость инструмента.

При одноиструментной обработке резцами рекомендуемая стойкость инструмента равна 60 минут.

3) Выбирают глубину резания.

При черновой и получистовой обработке обычно весь припуск снимают за один проход.

4) Выбирают подачу.

При получистовой и чистовой обработке подачу выбирают в зависимости от требуемой чистоты обработки. Значения рекомендуемых подач при радиусе при вершине резца мм приведены в таблице 4.6.

5) Рассчитывают скорость резания по формуле (1) с учетом поправочных коэффициентов.

6) Определяют число оборотов шпинделя станка по формуле (2).

7) Определяют машинное время по формуле (3).

Таблица 4.6

Класс чистоты обработки	4(= 40)	5(=20)	6(=2,5)
Подача, мм/об	0,45-0,60	0,25-0,30	0,11-0,16

Рис.4.1.

Рис.4.2.