5. Определение режимов резания при точении

1 Условия обработки

Исходя из задания, определить материал инструмента и его основные размеры в соответствии со стандартом.

2 Геометрические параметры резца

Необходимо определить главный передний угол γ, главный передний угол на упрочняющей фаске γ_ф, главный задний угол α (таблица Б.2); угол наклона главной режущей кромки λ (таблица Б.3); главный угол в плане φ, вспомогательный угол в плане φ₁(таблица Б.4); угол наклона фаски φ₀, радиус вершины лезвияr, размер фаскиf₀(таблица Б.5).

Геометрические параметры резцов с механическим креплением многогранных пластин приведены в (таблица Б.6).

3 Глубина резания, мм [1, с. 363]

Глубина резания t(мм) при черновом точении и отсутствии ограничений по мощности оборудования, жесткости технологической системы принимаем равной припуску на обработку; при чистовом точении припуск срезается за два прохода и более. На каждом последующем проходе следует назначать меньшую глубину резания, чем на предшествующем.

4 Подача, мм/об [1, с. 363]

Подача при черновом точении принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости технологической системы, прочности режущей пластины и прочности державки (рисунок 21). Рекомендуемые подачи при черновом наружном точении приведены в справочной литературе [1, табл. 11,с. 364], а при черновом растачивании-[1, табл. 12, с. 365].

Максимальные значения подач при точении конструкционной стали, допустимые прочностью пластины из твердого сплава [1, табл. 13, с. 366].

Подачи при чистовом точении выбирают в зависимости от требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности и радиуса при вершине резца, пользуясь справочной литературой [1, табл. 14, с. 366].

При прорезании пазов и отрезании поперечная подача зависит от свойств обрабатываемого материла, размеров паза и диаметра обработки [1, табл. 15, с. 366].

Рекомендуемые подачи при фасонном точении приведены в справочной литературе [1, табл. 16, с. 367].

5 Скорость резания, м/мин [1, с. 363]

При наружном продольном и поперечном точении и растачивании скорость резания рассчитывается по эмпирической формуле

а при отрезании, прорезании и фасонном точении по формуле

где T– период стойкости, мин, при одноинструментальной обработкеТравен 30-60 мин;

значения коэффициента и показатели степени приведены в справочной литературе [1, табл. 17, с. 367];

–суммарный поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания [1, с. 369].

где – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [1, табл. 1-4, с. 358-360];

–коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки [1, табл. 5, с. 361];

–коэффициент, учитывающий материал инструмента [1, табл. 6, с. 361].

При многоинструментальной обработке и многостаночном обслуживании период стойкости увеличивают, вводя соответственно коэффициенты K_Tи[1, табл. 7, с. 362] иK_Tс[1, табл. 8, с. 362], а также коэффициенты углов в плане резцовK_φиK_r[1, табл. 18, с. 369].

Рисунок 21 – Главное движение и движение подачи

6 Частота вращения заготовки, об/мин [2, с. 57]

6.1 Определение действительной частоты вращения, об/мин

n_д– действительная частота вращения заготовки (выбираем ближайшее меньшее число из ряда частот вращения шпинделя по паспортным данным станка) (приложение Б).

6.2 Фактическая скорость резания, м/мин [2, с. 78]

7 Сила резания, Н [1, с. 371]

Силу резания принято раскладывать на составляющие силы (рисунок 22), направленные по осям координат (тангенциальную P_z, радиальнуюP_yи осевуюP_x). При наружном продольном и поперечном точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении главная составляющая силы резанияP_z рассчитывается по формуле

где значение коэффициента и показатели степени приведены в [1, табл. 22, с. 372];

K_p– поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания,

численные значения данных коэффициентов приведены в справочной литературе [1, табл. 9, 10, 23, с. 362, 363, 374].

При отрезании, прорезании и фасонном точении t - длина лезвия резца.

Рисунок 22 – Составляющие силы резания

8 Мощность резания, кВт [1, с. 371]

Необходимо сравнить полученную мощность с мощностью станка (см. приложение Б) и сделать вывод о возможности использования станка данной модели для обработки заготовки.

9 Выбор формы сечения державки и определение ее размеров [2, с. 99]

Наиболее распространенной формой державки резца является прямоугольная форма, при которой врезание пластины меньше ослабляет державку.

Державки с квадратной формой сечения лучше сопротивляются деформированиям сложного изгиба, применяются для расточных и автоматно-револьверных резцов, а также в случаях, когда расстояние от линии центров станка до опорной поверхности резца недостаточно велико.

Державку с круглой формой сечения применяют для расточных, резьбовых, токарно-затыловочных резцов, так как она позволяет осуществлять поворот резца и изменить углы его заточки.

Размеры поперечного сечения державки выбирают в зависимости от силы резания, материала державки, вылета резца. Полученные значения размеров приводят к нормальному ряду. Нормализованные размеры поперечного сечения державок приведены в справочной литературе (см. таблицу Б.1).

Ширину b или диаметр d поперечного сечения державки можно определить по формулам:

при квадратном сечении (h = b):

при прямоугольном сечении (h ≈ 1,6b):

при круглом сечении:

где P_z – сила резания, Н;

l – вылет резца из резцедержателя, мм;

σ_u.д – допустимое напряжение на изгиб материала державки, МПа.Для державок из незакаленной углеродистой стали σ_u.д равно 200-300 МПа, для державок из углеродистой стали, подвергнутых термической обработке, σ_u.дравно 400-600 МПа.

10 Расчет прочности и жесткости державки резца [2, с. 100]

Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца, опре­деляется:

для резца прямоугольного сечения:

для резца круглого сечения:

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца, определяется с учетом максимально допустимого размера прогиба резца:

где f – допустимый размер прогиба резца, м (при черновом точении f = 0,1 мм; при чистовом точении f = 0,05 мм);

Е – модуль упругости материала резца, МПа (для углеродистой стали Еравен 1,9·10⁵-2,15·10⁵ МПа);

J – момент инерции сечения державки, мм⁴ (для прямоугольного сечения J = b·h³/12; для круглого J = 0,05d⁴);

l – вылет резца, мм.

Резец обладает достаточными прочностью и жесткостью в случае:

P_z ≤ P_{z доп}; P_z ≤ P_{z жест}.