Процессы и операции формообразования. Режимы резания. Учебное пособие

УДК 621.7(07):621.9.04(07)

ББК 34.5я7

А87

Рецензенты:

Кандидат

директор

НПО

технических

аук

генеральный

«Энергомаш-технологии» А. И.

Кореневаук,

доцент

Белгородск го

Кандидат

технических

государственного технологического университета им. В. Г.

Шухова

В. И. Уральский

Архипова, Н. А.

операции

формообразования. Режимы

А87 Процессы и

резания: учеб. пособие / Н. А. Архипова, Т. А. Блинова,

В. Я. Дуганов – Белгород: Изд-во БГТУ, 2018. – 64 с.

В учебном пособии

ассматриваются вопросы, касающиеся выбора, на-

значения

расчет

режимов резания при формообразовании п верхностей в

процессе

их механической

обработки учетом параметров точности

качест

а. Приведены методики и последовательность расчетов для различных

спосо-

бов обработки, представлен справочный материал.

Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения на

правления подготовки 15.03.05 – Конструкторско-технологическое обеспече

ние машиностроительных производств

очной

обучения специ

3

Введе

ОГЛАВЛЕНИЕ

……….

4

1

точении, строгании,

5

2. Режимы резания при сверлении, зенкерованиидолбленииразвёртывании 16

23

4. Режимы резания при резьбонарезании…………………………….35

6

протягивании………………………………..48

7. Режимы резания при шлифовании

51

Библиографический…………………………………………………….….список

63

Заключение

2

4

Процессы

формообр

ВВЕДЕНИЕ

ания

представляют собой комплекс

сложных явлений, которые

азовависят от физико-механических свойств и

химического состава обрабатываемого атериал

льзуемого обо

рудования, применяемого режущего

инструмента, испоспособа обработ-

ки.

Для всех способов формообразования прежде всего следует вы-

являть исходные данные, необходимые для расчета режимов резания.

К ним

требования

процесса механической

обработкиотносятсяучетом параметровтехнологическоготочности

к

а поверхностей,

принятая схема обработки (технологическая схемачествналадка оборудова-

ния),

х актерист ки

оборудовании и др.

техническиеНесмотря а аразнообразие методовиспользуемогоспособов формообразова-

ния в процессе мех

обработки поверхностей, методический

подход, порядок расчетаническойрешаемые задачи при определении режимов

резания, являются общими.

Назначение режимов резания почти во всех случаях начин

выбора глубины резания

подачи. Затем рассчитывается

режущего

величиныа предв

выбирается ско

стойкостьрезания. После инструментэтого, учетом техническихарительнох р

обо-

5

1. РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ,

При назн

СТРОГАНИИ, ДОЛБЛЕНИИ

режим в резания обычно учитывают:

1. Методачениихарактер обработки. Под методами обработки

имают точение, сверление, фрезерование, шлифование

тому подоб-

ное,

для ажд го из которых свойственны

азличные режимы

резания.

Под характером

обработки понимают

черновую, чистовую, получис-

овую, тонкую или отделочную обработку, для каждой из которых

также свойственны различные

.

2. Требования

точностирежимышероховатости обрабатыв

поверхностей,

ак как

величины режимов резания оказывают наемыхних

непосредственное влияние.

3. Тип

состояние оборудования, которые могут ограничивать

режимы резания, установленные из условий максимальной производи-

те ьности, с точки зрения прочностных характеристик их деталей и

узлов.4.

материала и физико-механические свойства за-

резанием,Наименованиеапример, углеродистые стали, и труднообрабатываемые –

готовки. Р

азныеав

атериалы отличаются способностью обрабатываться

резанием

от их физико-механических свойств, химиче-

ского состав

симости.д. Есть материалы, которые легко обрабатываются

высоколегированные, жаропрочные стали, вязкие матер алы, напри-

мер, медь. Кроме того, в зависимости от способа пол

заготовки

оверхностный слой может иметь различные дефекты,учениясложняющие

процесс резания, например, литейную корку, обезуглероженный слой

и т.д. 5. Тип и размеры инструмента, материал режущей части, по

добно типу оборудования, могут ограничивать величины режимов ре

з

. Не все инструментальные материалы позволяют вести обработ-

куания высоких скоростях резания, это связано с большим количеством

тепла, выделяемого в процессе резания. Например, твёрдые сплавы

позволяют вести обработку н больших скоростях резания по сравне-

нию с быстрорежущими сталями.

Элементы режимов резания принято назначать в следующей по-

следовательности:

1. Первоначально устанавливают глубину резания. П и однократ

ой или черновой (предварительной) обработке глубину

рез

при

нимают по возможности максимальной, равной все припуску

ботку или большей его части. Это привод

т к сокращению числанияобрабо-

чих х дов. Огр

ающими факторами

являются данном случ

мощность

станканичивпрочность инструмента. При чистовой и окончае-

тельной обработке глубин

рез

6 назначается в зависимости от тре

бова ий у точности размеров анияшероховатости обрабатываемой по-

верхности.

бработке подачу вы-

2. Далее назначают подачу. При черновой

бирают максимально возможной исходя из

жесткости

технологической

мощности привод прочностианка, прочности ре

жущего инструментсистемы,других ограничивающих

ф

. При чисто

вой обработке подачу выбирают в зависимости от требакторований к точно-

сти размеров и шероховатости обрабатываемой поверхности. Значение

подач принимают, как правило, по справочным таблицам. Однако таб-

личные значе ия подач сопоставляют с имеющим ся

на станке и

окончательно назн чают ближайшую меньшую вел

ину.

3. Рассчитывают скорость резания по эмпир ческим формулам,

выведенным для каждого вида обработки, которые

имеют общий вид:

Vp =

C

Knv Kмv Kuv ,

m xv

y

где Cv – коэффициент;

Т – период стойкости инструмента;

m, x, y – показатели степени;

Knv

– коэффициент, отражающий состояние поверхности заготов-

ки; Kмv

– коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого ма-

териала;

та.

Kuv

– коэффициент, учитывающий качество материала инструмен-

4. По расчётным значениям

резания определяют необ-

ходимую частоту оборотов шпинделяскоростианка, мин-1:

np =

1000

V

p

,

π

или число двойных ходов инструмента (или заготовки) в минуту:

np =

1000

V

p

,

7

5. Расчётные значения частоты вращ

ия сравнивают с имеющи-

мися на станке и принимают ближайшее меньшее зн чение.

6. С учётом скорректированной частоты вращения шпинделя

окончательно устанавливают действительную скорость резания:

V

= π d

nc .

7. Если режимы резания

азн

аются а черновую обработку,

которой свойственны большие

значения глубины

резания и подачи, а,

следов

и силы резания, то проводят проверку по мощности

приводательно,. Исходя из

скорости резания вычисляют дей-

с мощностью приводдействительнойанияанка. Если мощность привода оказывается

твительную силу рез

мощность резания, а затем сравнивают ее

еньше требуемой, то производят корректировку назначенных режи-

мов. 8. Если режимы резания назначаются на

обработку, то

в отдельных случаях может быть проведена проверкачистовуюбеспечения за

данной шероховатости поверхности. Пр верки проводится по эмпири-

ческим формулам в зависимости от метод

обработки. В табл. 1.1−1.3

приведены значения коэффициентов, участвующих

в формуле скоро-

сти резания: в

абл. 1.1 − поправочный коэффициент, учитывающий

состояния

верхности заготовки (с дефектных слоем или без

влияниенего); табл. 1.2 −

поправочный коэффициент, учитыв

влияние

физико-механических

обрабатываемого материающийл (временное

сопротивление, твёрдость);свойств

абл. 1.3 − попр

й коэффициент,

учитывающий влияние

инструментального материалавочны.

Таблица 1.1

Поправочный коэффициент Knv, учитывающий влияние

состояния поверхности заготовки на скорость резания

Состояние поверхности

С коркой

чугунные отливки

Без корки

Стальные

Прокат

Поковка

при корке

сильно

нормальной

загрязнённой

1,0

0,9

0,8

0,8–0,85

0,5–0,6

8

В абл. 1.2 σв

НВ − фактические параметры, характеризующие

обрабатываемый материал, для которого рассчитывается скорость ре-

ния. Коэффициент Кг

показатель степени nv принимают значения в

зависимости от метода

условий обработки, они

едены ниже

(табл. 1.8). Глубина резания при черновой обработке

привотсутствии ог-

раничений по мощности оборудования и жёсткости техн лог ческой

системы принимается равной припуску. В зависимости

от диаметра

заготовки она может достигать 10 мм, но обычно составляет от 3 до 6

мм. При чистовой обработке припуск срезается з

два прохода и более.

На каждом последующем проходе следует назначать меньшую глуби-

ну резания, чем на предшествующем.

Таблица 1.2

Поправочный коэффициент Kмv , учитывающий влияние

физико-механических

в йств обрабатываемого материала

на

скорость резания

Обрабатываемый материал

Расчётная формула

Сталь

K

= K

750 nv

мv

Г

190

nv

Серый чугун

K

σ B

мv =

HB

Ковкий чугун

K

мv =

150

nv

HB

Таблица 1.3

Поправочный коэффициент Kuv, учитывающий влияние

инструментального материала на скорость резания

Обрабатываемый

Значение коэффициент в з

от марки

материал

инструментальногоависимостиатериала

Сталь

Т5К12В

Т5К10

Т14К8

Т15К6

конструкционная

0,35

0,65

0,8

1,0

Т15К6

Т30К4

ВК6

ВК8

Сталь закалённая

НRC 35…50

1,0

1,25

0,85

0,83

ВК4

ВК6

ВК8

−

Сталь закалённая

НRC 51…62

1,0

0,92

0,74

−

ВК8

Т5К10

Т15К6

Р18

Коррозионно-

и

жаропрочныестойкиеали

1,0

1,4

1,9

0,3

ВК3

ВК4

ВК6

ВК8

Серый и ковкий чугун

1,15

1,1

1,0

0,83

Сталь, чугун, медные и

Р6М5

9ХС

ХВГ

У12А

алюминиевые

1,0

0,6

0,6

0,5

сплавы

9

В соответствии с требованиями к качеству обрабатываемой по-

верхности глубину резания при чистовой обработке нужно принимать

по следующим зависимостям:

a

3 2

= 0,5…2,0 мм;

− при Ra

> 0,8 мкм t= 0,1…0,4 мм.

может быть принята

по

Подача при прорезании пазов

отрез

табл. 1.4,

при

ч рновом растачиванииании

ток

, тока но

револьверных и карусельных

станках резцами с пластиарныхами из твёрдо

го сплава

али − по

абл. 1.5, при черновом наруж

ном

точениибыстрорежущейастинрезцами пл

ами из

твёрдого сплава

быстр режу-

щей стали − по табл. 1.6, при чистовом точении, строгании

−

по табл.

1.7.

Подачи при

пазов и отрезании,

Таблица 1.4

Диаметр

Ширинпрорезании

Обрабатываемый

мм/обатериал

обработки, мм

резца, мм

Сталь

Чугун, медные и

легированная,конструкциональ

сплавы

углеродистая

алюминиевые

литье

До 20

Токарно-револьверные станки

40

60

3

0,06-0,08

16

24

4 5

3

16

Свыше 20 до 40

3 4

-0,12

19

60 » 100

5-8

0,16-0,23

0,24-0,32

150

» 100

»

6-10

0,18-0,26

0,3-0,4

» 150

10-15

0,28-0,36

0,4-0,55

До 2500

Карусельные станки

55

60

0 15

35

45

Свыше 2500

16-20

0,45-0,60

0,60-0,70

Примечания: 1. При отрезании сплошного материала диаметром бо-

ачи следует уменьшить на 40–50%.

ьшать: на 30% при HRC<50; н

50% при HRC>50.

ачения подачи умножатьановленнымикоэффициент 0,8.

3. При работе резцами, уст

в револьверной головке, таб-

σв

Подачи

в

табл. 1.7

даны

для

обработки

ст

с

= 700…900 МПа и

. Для сталей с σв

…700 МПалейзначе-

σв

= 900…1100 МПа – чугунова коэффициент Ks = 1,25.

ние подач нужно умножать

а коэффициент Ks=5000,45, а для сталей с

10

резания при наружном продольном, поперечном точе

-

нии Скоростьастачивании рассчитывают по эмпирической формуле.

фициенты Knv, Kмv, Kuv

определяют по табл. 1.1…1.3. КоэффициентКоэфг и

показатель

nv

‚ необходимые для расчёта коэффициента Kмv

,

определяютстепенипо абл. 1.8. Средние значения стойкости при одноинст

альной обработке составляют 30…60 мин. Значения коэффици

рументСv и показателей степени m, x, y

в табл. 1.9. При стро-

гании плоскостей проходными резцамиприведеныдолблении скорость резания

ассчитывают аналогично точению с введением

тельного по-

правочного коэффициент

Kv , учитыв

ударнуюдополниагрузку (табл.

1.10). Сила резания

аскладыв

ающегосоставляющие с лы,

аправ-

ленные по осям

ат

анка:аетсяангенциальную Рz радиальную Рy и

осевую Рх. При координаружном прод льном в

раст

чивании для определения

мощности резанияпоперечномассчитываютточении,ангенци-

альную составляющую по формуле:

где Cp − коэффициент;

Рz = 10·Cp·tx·Sy·Vn·Kмp,

n, х, у − показатели степени, зависящие от конкретных условий об-

работки (табл. 1.11);

учитывающий влияние качества

Kмp − поправочный

обрабатываемого

материалакоэффициент,а силовые зависимости

(табл.

1.12).