От выбора режима резания (глубины резания, подачи и скорости резания) зависит производительность труда, качество и стоимость изготовления обрабатываемых деталей.
Токарь должен уметь правильно выбирать режимы резания, исходя из наилучшего использования режущих свойств резца и мощности станка при обеспечении заданных точности и чистоты обработки.
1. Глубина резания
Припуск на обработку можно снять в один или несколько проходов; выгоднее работать с возможно меньшим количеством проходов. Следует весь припуск снимать за один проход, если мощность и прочность станка, а также прочность резца и жесткость обрабатываемой детали допускают это. Если же припуск на обработку велик, а обработанная поверхность должна быть точной и чистой, следует припуск распределить на два прохода, оставляя на чистовую обработку 0,5-1 мм на сторону или 1-2 мм по диаметру.
2. Подача
Для получения наибольшей производительности следует работать с возможно большими подачами.
Величина подачи при черновой обработке - ограничивается жесткостью детали, прочностью резца и слабых звеньев механизма подачи станка.
Величина подачи при получистовой и чистовой обработке определяется требованиями чистоты обработанной поверхности и точности детали. Примерные подачи для получистового точения указаны в табл. 4. При работе резцами В. Колесова (см. рис. 62) при получистовой, а в ряде случаев и чистовой обработке сталей подача может быть очень большой - порядка 1,5-3 мм/об. Рекомендуемые значения подач при обработке металлов по методу В. Колесова приведены в табл. 5.
Таблица 4
Средние подачи при получистовом точении стали
Таблица 5
Рекомендуемые подачи при обработке металлов
по методу В. А. Колесова (по данным Уралмашзавода)
Примечание
. Меньшие значения подач приведены для более прочных материалов, большие - для менее прочных.
3. Скорость резания
Скорость резания зависит главным образом от обрабатываемого материала, материала и стойкости резца, глубины резания, подачи и охлаждения.
На основании опыта токарей-скоростников передовых заводов и лабораторных исследований разработаны специальные таблицы, по которым можно выбрать необходимую скорость резания при обработке твердосплавными резцами.
В качестве примера в табл. 6 приводятся рекомендуемые скорости резания для различных глубин резания и подач при продольном точении конструкционных углеродистых и легированных сталей с пределом прочности при растяжении сигмаb = 75 кг/мм² твердосплавными резцами Т15К6.
Скорости резания, указанные в табл. 6, рассчитаны на определенные условия резания. Они предусматривают обработку точением сталей σ b = 75 кг/мм² твердосплавными резцами Т15К6 с главным углом в плане φ = 45° при стойкости резца Т = 90 мин.
При условиях, отличающихся от указанных в табл. 6, следует табличные данные по скорости резания помножить на соответствующие коэффициенты, приводимые ниже.
Коэффициенты, учитывающие прочность обрабатываемого материала:
Коэффициенты, учитывающие стойкость резца:
Коэффициенты, учитывающие марку твердого сплава:
Таблица 6
Режимы резания
при точении конструкционных и легированных сталей
спределом прочности при разрыве
σ b = 75 кг/мм²
резцами с пластинками Т15К6
4. Требования, предъявляемые к современным токарным станкам
К токарным станкам, предназначенным для высокопроизводительного точения, предъявляются более высокие требования, чем к обычным токарным станкам.
При работе на высоких скоростях резания появляется опасность возникновения вибраций вследствие недостаточной жесткости станков, наличия излишних зазоров в подшипниках шпинделя и в подвижных соединениях суппорта, неуравновешенности отдельных быстро вращающихся частей станка, патрона или обрабатываемой детали.
Следовательно, для спокойной без вибраций работы станка его отдельные части (шпиндель, суппорт, задняя бабка) должны обладать достаточной жесткостью, а вращающиеся части должны быть тщательно уравновешены.
Мощность токарного станка для скоростного резания должна быть большей, так как, чем выше скорость резания, тем большая требуется мощность электродвигателя.
Этим требованиям удовлетворяют станки, выпускаемые отечественной станкостроительной промышленностью, например то-карно-винторезный станок 1А62, подробно нами рассмотренный, станок 1К62 и др.
Однако для высокопроизводительного резания можно в ряде случаев применять токарные станки старых моделей, имеющиеся на заводах, с некоторой переделкой их основных узлов.
Такая переделка станков называется модернизацией .
Переделка существующих станков под высокопроизводительное резание в одних случаях сводится главным образом к увеличению чисел оборотов шпинделя и замене имеющегося электродвигателя более мощным; в других же случаях требуется более сложная переделка, например, приходится изменять устройство фрикционной муфты, главного привода, добавлять устройства для принудительной смазки шпинделя, усиливать отдельные звенья станка и т. д.
Увеличение числа оборотов шпинделя является одним из широко применяемых мероприятий при переводе станков на скоростное резание и достигается изменением диаметров существующих шкивов. Одновременно заменяют также электродвигатель более мощным. Плоскоременную передачу от электродвигателя к станку заменяют клиноременной (см. рис. 2, б). Такая передача позволяет получить, не меняя ширины шкива, требуемую повышенную мощность и более высокое передаточное отношение.
Станки, переводимые на скоростную обработку, должны быть тщательно проверены, а в случае необходимости отремонтированы. При ремонте следует обращать внимание на подшипники передней бабки, фрикционную муфту, суппорт и др. Подшипники шпинделя должны быть тщательно отрегулированы, зазоры в подвижных частях суппорта устранены путем подтяжки клиньев. Фрикционная муфта должна быть проверена, а в случае необходимости соответственно усилена. Станок должен быть всегда хорошо смазан, особенно его коробка скоростей.
Прочная установка станка на фундаменте является необходимым условием для избежания вибраций, в особенности для станков с неуравновешенными вращающимися частями.
Контрольные вопросы
1. Расскажите о порядке выбора глубины резания и подачи.
2. Выберите скорость резания при точении конструкционной стали σ b = 75 кг/мм² при глубине резания t - 3 мм твердосплавным резцом Т15К6, пользуясь табл. 6, принимая подачу s = 0,2 мм/об.
3. Выберите скорость резания при точении σ b = 50-60 кг/мм² при глубине резания t = 2 мм твердосплавным резцом Т5К10 при подаче s = 0,25 мм/об.
4. Выберите скорость резания при точении легированной стали σ b = 100 кг/мм² при глубине резания t = 1 мм твердосплавным резцом Т30К4 при подаче s = 0,15 мм/об и при стойкости резца в 30 мин.
5. Каким основным требованиям должен удовлетворять токарный станок для скоростного резания?
6. Что называется модернизацией станка?
7. Перечислите основные пути, модернизации существующих станков для скоростного резания.
Рис. 1. Глубина резания при различніх видах обработки. а-наружное точение(обтачивание), б-растачивание, в-подрезание торца, г-отрезание
Процесс резания характеризуется определенным режимом. К элементам режима резания относятся глубина резания, подача и скорость резания.
Глубина резания t - величина срезаемого слоя за один проход резца, измеряемая в направлении, перпендикулярном к обработанной поверхности. При наружном продольном точении глубина резания определяется как полуразность между диаметром заготовки (обрабатываемой поверхности) D и диаметром обработанной поверхности d (рис. 1 а).
При растачивании (рис. 1, б) глубина резания представляет собой полуразность между диаметром отверстия после обработки и диаметром отверстия до обработки (рис. 1. в). При подрезании глубиной резания являемся величина срезаемого слоя, измеренная перпендикулярно к обработанному торцу (рис. 1), и при отрезании и прорезании глубина резания равна ширине канавки, образуемой резцом (рис. 1 г).
Подача (скорость подачи) - величина перемещения режущей кромки в направлении движения подачи за один оборот заготовки (х мм/об) (рис. 2). При точении различают продольную подачу, направленную вдоль оси заготовки; поперечную подачу, направленную перпендикулярно оси заготовки; наклонную подачу под углом к оси заготовки (при обработке конической поверхности).
Скорость резания V - путь, пройденный наиболее отдаленной от оси вращения точкой поверхности резания относительно режущей кромки резца за единицу времени (м мин). Скорость резания зависит от частоты вращения и диаметра обрабатываемой заготовки. Чем больше диаметр D заготовки, тем больше скорость резания при одной и той же частоте вращения, так как за один оборот заготовки (или за одну минуту) путь, пройденный точкой 4 на поверхности резания (рис. 3), будет больше пути, пройденного точкой Б (πD>πd) .
I.Определить глубину резания, при обтачивании, если обработка идет за один проход Ø25мм до Ø20мм.
Воспользуемся формулой для определения глубины резания:
где D – диаметр заготовки, d – диаметр детали, i – число проходов.
II. Определить продольной подачу s, при точении.
Исходя из требований, предъявляемых к шероховатости обрабатываемых поверхностей, по справочнику находим подходящую величину подачи s = 0,1-0,3 мм/об.
III. Определить скорость резания v при обработке внешних цилиндрических поверхностей.
Для найденных значений подачи и глубины резания, скорость резания v = 80 м/мин
IV. Расчет числа оборотов шпинделя. Из формулы скорости резания:
где D – наиболее удаленная точка от оси вращения шпинделя, находим число оборотов n
Ближайшее значение n согласно паспортным данным n=1000об/мин
Фрезерная обработка
I.Вычисление ширины и глубины резания при фрезеровании. Воспользуемся формулой для определения глубины резания:
где D – диаметр обрабатываемой поверхности, d – диаметр обработанной поверхности.
II. Расчет скорости фрезерования.
По таблице скоростей фрезерования для инструмента из быстрорежущей стали v =20м/мин
III. Расчет числа оборотов шпинделя. Из формулы скорости резания:
где D – диаметр инструмента, находим число оборотов n
Ближайшее значение n согласно паспортным данным n=1250об/мин
Сверление.
I.Вычисление глубины сверления для отверстия Ø5мм
Воспользуемся формулой для определения глубины резания при сверлении:
где D – диаметр сверла,
II. Определение скорости сверления.
Формула скорости резания при сверлении
2.7 Виды возможного брака и способы его устранения
1. Повышенная шероховатость - настроить подачу и обороты; проверить заточку резца.
2.Неправильные продольные размеры обточенной заготовки – выбрать люфт при пользовании лимбом.
3. Недостаточная точность при фрезеровании закрытого паза - использовать фрезу несколько меньшего диаметра и обрабатывать паз за два прохода
3. Организация рабочего места
Рабочим местом называется участок производственной площади цеха, на котором расположен станок с комплектом приспособлений, вспомогательного и режущего инструмента, технической документации и других предметов и материалов, находящихся непосредственно в распоряжении токаря. Оснащенность рабочего места и организация труда на нем в значительной мере определяют производительность труда токаря. Рабочее место оснащается: одним или несколькими станками с постоянным комплектом принадлежностей; комплектом технологической оснастки постоянного пользования, состоящим из приспособлений, режущего, измерительного и вспомогательного инструмента; комплектом технической документации, постоянно находящейся на рабочем месте; комплектом предметов ухода за станком и рабочим местом; инструментальными шкафами, подставками, планшетами, стеллажами и т. п.; передвижной и переносной тарой для заготовок и изготовленных деталей; подножными решетками, табуретками или стульями. Комплект технологической оснастки и комплект предметов ухода за станком и рабочим местом постоянного пользования устанавливаются в зависимости от характера выполняемых работ, типа станка и принятой схемы инструментального хозяйства в цехе. Количество такой оснастки определяет размеры, внутреннее устройство и число шкафов, тумбочек и стеллажей.
ПРОГРАММА «РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ»
Эта программа предназначена для расчета режимов резания применительно к отечественному и импортному режущему инструменту. Расчет режимов резания ведется по значениям из:
1) Справочника инженера-технолога, в 2-х т. (Косилова А. Г., Мещерякова Р. К.);
2) Общемашиностроительные нормативы режимов резания и времени для технического нормирования работ на сверлильных станках — Серийное производство (Тишин С. Д.);
3) Справочник машиностроителя, в 6 т. (Сатель Э. А.).
Для импортного режущего инструмента значения режимов выбираются согласно каталогам производителей.
Основное окно программы имеет вид:
Предназначено для выбора вида обработки(Фрезерование, Точение или Сверление), обрабатывавего материала, согласно классификации ISO, Компании производителя, Основных параметров инструмента(Типа инструмента, вида крепления, материала режущей части, диаметра, количества зубьев(если это необходимо)). На этом окне также указаны Примеры обозначения режущего инструмента и стали которые входят в выбранную группу.
Дополнительные параметры предназначены для коррекции режимов согласно технологическим особенностям производства.
Основные зависимости были взяты из пособия по расчету режимов резания компании Pramet, остальные выведены опытным путем. Сюда входят параметры коррекции подачи относительно периода стойкости режущей части инструмента, степени износа металлорежущего оборудования, длины режущей части инструмента, вида предварительной термообработки(учитывается величина твердости поверхностного слоя до обработки), а также тип операции(имеется ввиду количество снимаемого припуска). Также регулируются значения отвечающие за наличие корки у поковки(отливки) и использование охлаждения(СОЖ, Эмульсия,Масло) при обработки.
На этом окне изображается эскиз выбранного Вами режущего инструмента и субъективный поправочный коэффициент(Например: при вводе сюда значения 2, величина подачи удвоится).
Основные параметры режимов резания представлены в окне справа: Обороты шпинделя(максимальное значение регулируется через «Доп. параметры»), Минутная подача, Скорость резания. Дополнительные параметры отражаются в левом нижнем углу: Подача на один оборот и Подача на зуб.
Для редактирования зависимостей величины подачи от диаметра режущего инструмента(или заготовки в случае точения), используется окно «Редактирования режимов» в которое входит два возможных способа:
Регрессионный анализ: автоматический расчет по данным из базы данных формулы (однофакторной регрессионной модели), которая описывает эту зависимость.
Зависимость подачи от диаметра: здесь Вы можете сами вписать нужные коэффициенты в выбранный тип модели или отредактировать существующую зависимость.
Также у Вас есть возможность изменять значения скорости резания для выбранного сочетания инструмента и материала обработки. Для этого используется функция редактирования Базы Данных. Где Вы можете самостоятельно изменять значения согласно Вашим сведениям и опыту.
Помимо этого существует возможность отрисовки графиков зависимостей величины подачи от диаметра режущего инструмента. Для этого необходимо выбрать нужный инструмент, задать его параметры и нажать на вкладку: "Графики — Отрисовка".
В состав программы включен калькулятор(кнопка для включения расположена в правом верхнем углу главной формы) и генератор отчетов(включается через меню:"Отчет"-"Открыть отчет")
Хотя продукт и предоставляется в открытом коде, любое изменение его содержимого не законно без разрешения правообладателя.
Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2014614056 от 15 апреля 2014 г. РФ, МПК (нет). Программа расчёта режимов резания лезвийной обработки / Фирсов И.В., Чигиринский Ю.Л., Букоткин И.В., Клюйков Д.С.; ВолгГТУ. — 2014.
Выбор рациональных режимов резания при точении заготовок на токарных станках и других агрегатах является очень важной составляющей при создании эффективных техпроцессов ремонта либо изготовления деталей.
1 Режим резания – что это такое?
Под таким режимом понимают комплекс из нескольких элементов, которые определяют условия осуществления операции резания. Его расчет производят так, чтобы была обеспечена самая производительная и экономически целесообразная детали по показателям шероховатости и точности.
Режимы резания включают в себя следующие моменты:
- скорость резки;
- время стойкости рабочего приспособления, используемого для выполнения операции;
- подача и глубина резания;
- мощность и сила процесса.
Расчет режима резания можно проводить на основании справочных и нормативных документов, коих российская школа обработки разнообразных металлов собрала немало. Суть такого метода заключается в выборе требуемых значений из специальных таблиц. Подобный расчет гарантирует подбор оптимальных показателей всех элементов, а значит, обеспечивает и максимально эффективное выполнение операции резания.
Но он является очень громоздким. Специалисту необходимо проанализировать и сопоставить огромные массивы информации. При этом абсолютно все режимные характеристики напрямую связаны между собой. Как только один из них изменяет свое значение, остальные также становятся иными. Понятно, что в производственных условиях использовать табличную схему подбора режимов не всегда разумно.
В ряде случаев целесообразнее использовать расчетную (иногда ее называют аналитической) схему выбора режима. Ее смысл состоит в том, что специалист, применяя эмпирические формулы, производит расчет всех требуемых ему показателей. Абсолютно точное выполнение расчетов по аналитической методике обеспечивается тогда, когда известны такие паспортные характеристики токарного станка либо иного металлообрабатывающего агрегата:
- частота вращения шпинделя;
- мощность двигателя;
- величины подач.
Если точных технических параметров оборудования нет, допускается осуществление приблизительного расчета. В этом случае в формулы подставляются справочные значения.
2 Тонкости определения элементов режима резания
Любой расчет начинается с того, что специалист подбирает глубину проведения операции резания. После этого устанавливается необходимая подача и только в последнюю очередь скорость процесса. Расчет выполняется именно в такой последовательности потому, что скорость оказывает наибольшее влияние на стойкость и показатель износа резца станочного оборудования, а глубина – наименьшее.
Все составляющие режима подбираются с учетом максимального использования потенциала станка и рабочего инструмента, применяемого для резания. По данной причине "идеальным" режим будет только в том случае, если специалист изучит геометрические размеры резца, материал, из которого он изготовлен, а также материал, использованный для выпуска обрабатываемой детали.
Сначала следует определить величину шероховатости заготовки. И на основании этого подобрать оптимальный способ обработки ее поверхности – данные берутся из таблицы, где указывается конкретный инструмент, рекомендованный для резания заготовки. На практике для выполнения отделочных операций (они считаются очень тонкими и ответственными) обычно берут резцы, произведенные из твердых . Они отлично подходят для обработки деталей на высокой (более 500 метров в минуту) скорости.
3 Схема выбора режима резания – основные требования
Глубина операции определяется в наибольшей степени показателем припуска на обработку заготовки. Этот самый припуск всегда стараются убрать за один-единственный проход режущего инструмента (если речь идет о черновой процедуре). Если же осуществляется чистовая обработка, срезание припуска добиваются за несколько проходов. При этом каждый последующий проход должен иметь меньшую глубину, нежели предшествующий ему.
Величина подачи (расстояние кромки резца, которое он проходит за оборот детали) подбирается в зависимости от категории необходимой чистоты обработки. Подача может быть нескольких видов:
- минутная;
- на оборот режущего инструмента;
- на один зуб резца.
Максимальные величины подачи обычно назначают для чернового резания, минимальные – для чистового. Конкретный показатель определяется периодом стойкости резца, мощностью привода металлорежущего агрегата, прочностью и жесткостью обрабатываемой системы. В большинстве случаев расчет величины подачи вести нет необходимости, так как в паспорте каждого станка они четко указаны.
Под упомянутым выше периодом стойкости принято понимать время функционирования рабочего инструмента без остановок между последовательными переточками. Стандартный ряд такого периода включает величины от 15 до 120 минут с шагом в 15 минут. Скорость операции рассчитывается на базе всех указанных значений по специальным формулам, которые незначительно отличаются друг от друга в зависимости от варианта точения (фасонное, поперечное, продольное). Разрешается, как мы уже говорили, брать скорость и из таблиц.
Добавим, что полученный режим резания обязательно требуется проверить по прочности:
- резцедержателя;
- устройства подач станка;
- мощности агрегата.
Загрузка...
