7.3.7 Призначення і розрахунок режимів обробки

Режим різання металу містить такі основні елементи: глибину різання t, мм; подачу S, мм/об. (мм/подв. хід); швидкість різання v, м/хв. (частоту обертання шпинделя верстата n, подвійний хід/хвилину).

Режими обробки визначають: точність обробки, якість обробленої поверхні, продуктивність і собівартість обробки, умови роботи обладнання і робітників.

Факторами, що впливають на вибір режимів різання, є:

• матеріал, форма, жорсткість і міцність оброблюваної заготовки;

• вид різального інструмента, його матеріал, жорсткість і міцність;

• спосіб закріплення заготовки на верстаті;

• потужність верстата.

В порядку зростання впливу на стійкість інструментів складові режимів різання розташовуються таким чином: t, S, v. Тому для одноінструментної обробки при визначенні режимів різання в першу чергу призначають глибину різання, а потім подачу і швидкість різання.

Глибина різання при однопрохідній обробці на попередньо налагодженому верстаті визначається величиною раніше розрахованого проміжного припуску на обробку даної поверхні. При багато прохідній обробці глибину різання намагаються призначити найбільшу (але тут треба перевірити за можливостями інструменту), зменшуючи тим самим кількість проходів. На останніх проходах з метою забезпечення заданих точності і шорсткості поверхні глибина різання повинна бути мінімальною, звичайно не більше 0,5 мм, треба також пам’ятати, що призначати t0,02 мм – недоцільно.

Подача при чорновій обробці призначається максимально допустима за паспортом верстату. При чистовій обробці подача обмежується необхідною точністю і шорсткістю поверхні (див. тему 4 цього Практикуму)

Подачу визначають двома методами:

• табличним, за таблицями (картами) згідно [24-28];

• аналітичним, за емпіричними формулами [24-28].

При табличному методі подачу для кожної стадії обробки призначають з врахуванням розмірів поверхні, яка обробляється, заданої точності і шорсткості поверхні, матеріалу, який обробляється та вибраної на попередньому етапі глибини різання.

Подачу, вибрану для чорнової і напівчистової стадії обробки перевіряють згідно міцності механізмів верстату. Якщо вибрана подача не задовольняє цим умовам, то необхідно вибрану за нормативними даними подачу зменшити до величини, яка допустима міцністю механізму верстата. Подачу, вибрану для чистової і завершаючої стадії обробки, перевіряють за умовами отримання потрібної шорсткості. В кінцевому разі вибирають меншу з подач.

При аналітичному розрахунку режимів різання подачу для кожної стадії обробки визначають за емпіричними формулами, після чого при необхідності, отримане значення подачі перевіряють згідно обмежуючих факторів (жорсткості технологічної системи, жорсткості інструменту і ін.).

Швидкість різання розраховують за формулами теорії різання (розрахунково-аналітичний метод) або вставляють за нормативами режимів різання (дослідно-статистичний метод) [24-28]. При аналітичному розрахунку швидкості різання орієнтуються на економічну стійкість різального інструменту. При табличному методі швидкість різання вибирають у відповідності з раніше визначеними параметрами інструменту, глибиною різання та подачею. Швидкість різання за видами робіт і типами інструментів у нормативах дана на обробку сталей конструкційних вуглецевих і легованих, сталей жароміцних, корозійно стійких, жаростійких, чавуну сірого і кувального та алюмінієвих сплавів. Вибрану за відповідними картами з нормативів швидкість різання коректують поправними коефіцієнтами з відповідних карт залежно граничних факторів. За швидкістю різання визначають частоту обертання шпинделя (або число подвійних ходів столу, повзуна). Ці величини узгоджують з паспортними даними верстата і приймають ближчі менші. За прийнятою частотою обертання шпинделя (подвійних ходів повзуна) визначають дійсну швидкість різання.

Орієнтовні величини швидкостей різання при обробці конструкційних сталей у залежності від марки різального інструмента складають:

• інструментальні сталі (У10А, У12А) – 5…15 м/хв.;

• швидкорізальні сталі – 30…80 м/хв.;

• тверді сплави – 100…130 м/хв.;

• композити (на основі нітриду бора) – 50…160 м/хв. (для загартованих сталей).

При обробці кольорових сплавів швидкості різання вище наведених в 2…3 рази.

При шліфуванні швидкості кругів при обробці сталей складають 30…70 м/с, а швидкості переміщення заготовки відносно круга знаходяться в широкому діапазоні:

• при круглому зовнішньому шліфуванні – 10…30 м/хв.;

• при без центровому – до 150 м/хв.;

• при заточуванні інструмента – 1…6 м/хв.

Режими різання на чорнових операціях повинні перевірятись за потужністю двигуна верстата або допустимим обертальним моментом. Потужність, аналогічно подачі і швидкості різання, теж визначається двома методами: табличним і аналітичним. При табличному методі потужність різання визначають за картами з нормативів [24-28] залежно від матеріалу, який обробляється, глибини різання, подачі, виду обробки і т.д. Вибрана за довідковими картами потужність різання коректується поправними коефіцієнтами з відповідних карт залежно від граничних факторів.

Після визначення таким чином потужності різання Nріз її перевіряють за паспортними даними верстата. Необхідно, щоб витримувалась нерівність:

Nріз  Nшn

при тому, що потужність на шпинделі

Nшn = Nдв.

де  – коефіцієнт корисної дії верстата.

Якщо Nріз  Nшn – обробка можлива, а якщо вибрані режими обробки не допускаються потужністю верстата, то необхідно їх відповідно зменшити або прийняти інший верстат, коли це можливо.

При аналітичному методі потужність різання залежно від виду обробки визначається за емпіричними формулами після чого її перевіряють за паспортними даними верстата аналогічно, як при табличному методі.

При роботі на свердлильних верстатах визначають обертальний момент та осьову силу. При табличному методі визначення режимів різання обертальний момент Моб. Та осьову силу Ро визначають за таблицями (картами) з нормативів залежно від виду обробки. При аналітичному методі – для цього використовують емпіричні формули. За отриманими значеннями Моб та Ро перевіряють, порівнюючи з паспортними даними верстата, чи можлива обробка при знайдених режимах різання.

Примітка. Рекомендації з вибору режимів різання наведено також у Д М2.12 КД.