6. Последовательность расчета и выбора элементов режимов резания при токарной обработке

Высокая производительность токарной обработки достигается выбором оптимальных режимов резания, для расчета которых необходимы данные о технологическом процессе обработки и об элементах технологической системы СПИД (С – станок, П – приспособления, И – инструмент, Д – деталь).

К ним относятся: род обрабатываемого материала и материала резца, припуск на обработку; допускаемая шероховатость поверхности детали, жесткость заготовки и резца; способ закрепления заготовки, характеристика приспособлений; применяемая СОЖ и другие факторы.

Расчет и выбор элементов режимов резания проводят в следующей последовательности.

1) При назначении глубины резания стремятся по возможности срезать весь припуск за один проход. Если жесткость системы СПИД недостаточна или требуется высокая точность обработки, то обтачивание выполняют за несколько проходов.

Рекомендуемые значения глубины резания представлены в таблице 1.

Таблица 1

Рекомендуемые значения глубины резания t, мм

Характер обработки	Глубина резания t, мм
Черновая	4...6
Получистовая	2...4
Чистовая	0,5...2

Примечание: нижние значения интервалов принимать для расточки, верхние – для наружного точения и подрезки торцов.

2) При назначении подачи S, мм/об, руководствуются, прежде всего, прочностными характеристиками системы СПИД и требованиями к шероховатости поверхности готовой детали.

Подача обычно назначается по нормативным таблицам или как доля от глубины резания t, мм. При выполнении лабораторной работы для определения подачи S, мм/об, рекомендуется пользоваться следующими формулами:

• при черновой обработке

S=(0,15...0,25)t

• при получистовой и чистовой обработке

S=(0,05...0,15)t

Выбранную подачу S, корректируем по станку 16К20, т.е. выбираем ближайшее меньшее значение из стандартного ряда подач:

продольные подачи S_ст, мм/об: 0,05; 0,06; 0,075; 0.09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8.

Поперечные подачи S_ст, получают уменьшенными вдвое, по сравнению с продольными, за счет кинематической цепи подач.

Выбранное значение подачи S_ст заносим в соответствующую графу бланка отчета.

3) Задаем экономическую стойкость инструмента, Т, мин, пользуясь таблицей 2.

Таблица 2

Средние значения экономической стойкости Т, мин режущих инструментов

Наименование инструментов	Стойкость Т, мин
Резцы проходные, подрезные, расточные из быстрорежущей стали Р6М5, Р9, Р18, Р12, Р9К5Ф2	30...60
Резцы проходные, подрезные, расточные, оснащенные пластинками из твердого сплава: ВК6, ВК8, Т5К10, Т15К6	60...90
Отрезные и резьбовые резцы (быстрорежущая сталь, твердый сплав)	20...60

4). Определяем скорость резания v, м/мин по эмпирической формуле (1):

(1)

где С_v – коэффициент, зависящий от вида обработки и обрабатываемого материала;

m – показатель относительной стойкости;

x; y – показатели степени при глубине резания и подаче, которые выбираются по таблице 3;

k₁, k₂, k₃ ...k_n – коэффициенты, характеризующие условия обработки: группу обрабатываемого материала, состояние поверхности заготовки, марку материала, инструмента, наличие СОЖ и др.

Для упрощения расчетов в учебных целях принимаем указанные коэффициенты равными 1.

5) Определяем расчетную частоту вращения шпинделя об/мин по формуле (2):

, (2)

где v – расчетная скорость резания, м/мин;

D_заг – диаметр заготовки, мм.

Так, для наружной токарной обработки:

; (3)

Для расточки отверстия:

; (4)

Для подрезания торца и отрезки:

. (5)

Найденное значение n_расч об/мин заносим в соответствующую графу таблицы бланка отчета.

Таблица 3.

Значения коэффициента C_v и показателей степени m, x, y

в формуле скорости резания при обработке резцами

Вид обработки	Материал режущей части резца	Характеристика подачи, мм/об	Коэффициент и показатели степени
			Сv	x	y	m
Обработка конструкционных сталей
Наружное продольное точение, растачивание, прорезание канавок, подрезка торцов проходными, расточными, канавочными и подрезными резцами	Т5К10 Т15К6 Р6М5	S0,3 S>0,3 S>0,7	420 350 340	0,15	0,20 0,35 0,45	0,2
Отрезка	Т5К10 Р18, Р6М5	–	4,7 23,7	–	0,80 0,66	0,2 0,25
Нарезание резьбы	Т15К6 Р6М5	Чистовые ходы	244 41,8	0,23 0,45	0,30 0,3	0,20 0,13
Обработка серого чугуна СЧ
Наружное продольное точение, растачивание, прорезание канавок, подрезка торцов	ВК6 ВК8, Р12	S0,4 S>0,4	292 243	0,15	0,2 0,4	0,20
Отрезка	Р6М5, ВК6	–	68,5	–	0,40	0,2
Нарезание резьбы	ВК6, Р6М5	–	83,0	0.45	–	0,33
Обработка ковкого чугуна КЧ
Наружное продольное точение, растачивание, прорезание канавок, подрезка торцов	ВК6 ВК8	S0,4 S>0,4	317 215	0,15 0,15	0,2 0,45	0,2 0,2
Отрезка	ВК8, ВК6	–	86	–	0,4	0,2
Обработка медных сплавов (бронзы, латуни)
Наружное продольное точение, растачивание, прорезание канавок, подрезка торцов	ВК6 Р18	S0,2 S>0,4	270 182	0,12	0,25 0,30	0,23 0,23
Обработка алюминиевых литейных сплавов, силумина, дюралюминия
Наружное продольное точение, растачивание, прорезание канавок, подрезка торцов	ВК6 Р18	S0,2 S>0,2	485 328	0,12 0,12	0,25 0,50	0,28 0,28

Уточняем расчетное значение частоты вращения шпинделя по станку 16К20, выбирая ближайшее меньшее значение n_ст из стандартного ряда чисел (мин^-1): 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1200; 1600.

Примечание: если на станке ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя n_ст значительно отличается от расчетного, допускается принимать n_ст>n_расч, но не более чем на 10–15%. Найденное значение заносим в таблицу бланка отчета.

6) Определяем фактическую скорость резания v_факт, м/мин по известной формуле (6), подставляя вместо n_расч n_ст:

. (6)

Заносим найденное значение v_факт в таблицу бланка отчета.

7) Находим основное (машинное) время обработки t_o, мин по формуле:

, (7)

где L – длина хода резца, мм, (рис. 5)

; (8)

l – длина обрабатываемой поверхности детали (см. по эскизу детали);

l₁, l₂ – величины врезания и перебега инструмента, принимаем равными 1...3 мм;

i – число проходов резца, считаем, что весь припуск снимается за один проход, т.е. принимаем i=1.

Рис. 5. Определение длины рабочего хода инструмента

Найденное значение основного (машинного) времени t_o заносим в таблицу бланка отчета.

Расчет режимов резания производится для одной поверхности, указанной в задании.