II. Методика расчета режима резания при точении

Режимом резания называют совокупность глубины резания, подачи, скорости резания и периода стойкости инструмента.

Рациональным режимом резания называют такой, который при выполнении всех требований, предъявляемых к качеству обрабатываемой детали, обеспечивает при минимальной себестоимости операции максимально возможную производительность.

Производительность обработки характеризуется основным технологическим временем.

Исходные данные:

- вид операции (продольное точение, подрезка торца, растачивание отверстия);

- исходные размеры заготовки и требуемые размеры детали (D, d, L, l, h);

- качество обработанной поверхности (параметры шероховатости Ra, Rz);

- материал заготовки (марка, НВ для чугуна и s_в для стали, s_в HB/3);

- модель токарного станка (16К20, 16Б16П);

- режущий инструмент (тип токарного резца, материал, геометрия, размеры).

Необходимо:

- назначить режим резания (t, S, T, v);

- определить основное время (T_o).

1. Глубина резания t

Глубина резания назначается по исходным данным. Максимально возможная глубина резания равна припуску h, оставленному на обработку. Если нет ограничений по точности обработки, то весь припуск срезают за один проход. В противном случае припуск разбивают на черновые и чистовой проходы.

Таблица 2

Вид обработки	Шероховатость, мкм	Глубина резания, мм
Ra	Rz
Черновая	80 12,5	320 50	t = h
Получистовая	10 3,2	40 12,5	0,5 2,0
Чистовая	2,5 0,8	10 4	0,1 0,4

Примечание. При работе на универсальных станках средней мощности даже при отсутствии ограничений по точности обработки, максимальная глубина резания не должна превышать при точении 8 10 мм.

2. Подача S

По установленной глубине резания по таблицам справочника выбирают максимальную, технологически допустимую величину подачи. Максимально допустимая подача, как правило, ограничивается:

при черновой обработке:

- эффективной мощностью или крутящим моментом;

- прочностью слабого звена механизма подачи станка;

- жесткостью обрабатываемой детали;

- прочностью и жесткостью инструмента;

при чистовой обработке:

- шероховатостью обработанной поверхности.

Выбранная подача корректируется по кинематическим данным станка с учетом направления перемещения суппорта. По станку принимается ближайшее к табличному ме́ньшее значение подачи.

3. Стойкость инструмента Т

Средние значения периода стойкости инструмента, разработанные с учетом себестоимости обработки, определяются типом оборудования.

Таблица 3

Оборудование	Стойкость Т, мин
Станки с ручным управлением	45 60
Станки с ЧПУ	15 30

 

4. Скорость резания v

По выбранным глубине резания и подаче определяют допустимую скорость резания при заданной стойкости инструмента:

где .

, - выбираются по справочнику в зависимости от условий обработки.

Коэффициенты K_v характеризуют:

- материал детали; - качество поверхности; - материал инструмента; - угол j; - вид обработки.

Таблица 4

Вид обработки	Отношение диаметров d:D
Продольное точение	1,0	1,0
Поперечное точение	0,0-0,4 0,5-0,7 0,8-1,0	1,24 1,18 1,04
Отрезание		1,0
Прорезание	0,5-0,7 0,8-0,95	0,96 0,84

 

5. Число оборотов шпинделя n

Число оборотов шпинделя рассчитывают по формуле:

Рассчитанное значение корректируется по кинематическим данным станка. По станку принимается ближайшее к n ме́ньшеезначение числа оборотов шпинделя.

Примечание. Ближайшее большеек n значениепо станку целесообразно принимать только в том случае, если оно не превышает 5%.

6. Действительная скорость резания v_д

По скорректированному числу оборотов шпинделя определяется действительная скорость резания:

7. Проверка по прочности деталей механизма подачи станка

(для черновых операций)

При черновой обработке назначенная подача обязательно проверяется по прочности деталей механизма подачи станка. Осевая сила P_X при данной подаче (и других конкретных условиях резания) должна быть меньше или, в крайнем случае, равна наибольшей силе, допускаемой прочностью механизма подачи станка, т.е. P_X ≤ P _ст(значение P _стприводится в таблицах кинематических данных станка).

P_X = 10 (H),

где C_Px ,K_Px ,X_Px,Y_Px,Z_Px – выбираются по справочнику в зависимости от условий обработки.

Если P_X > P _ст– необходимо уменьшить величину подачи S.

8. Проверка по мощности электродвигателя станка

Эта проверка производится исходя из мощности электродвигателя станка, т.к. может оказаться, что с выбранными основными элементами режима резания вести обработку на данном станке будет невозможно (из-за недостаточной мощности).

Для определения мощности подсчитывается сначала сила резания:

P_Z = 10 (H),

где K_Pz=K_Mpz·K_φpz·K_γpz·K_λp;

C_Pz , K_Pz,X_P, Y_Pz, Z_Pz – выбираются по справочнику в зависимости от условий обработки.

Коэффициенты K_Pz характеризуют:

K_Mpz – материал детали;

геометрические параметры резца: K_φpz – φ; K_γpz – γ; K_λpz – λ.

Мощность, затрачиваемая на резание:

Принимая во внимание КПД станка η (кинематические данные станка), расчетная мощность электродвигателя составит:

N_расч = N_рез /η.

Для осуществления процесса резания необходимо, чтобы мощность электродвигателя данного станка была больше или, в крайнем случае, равна расчетной мощности, т.е. N_ст N_расч.

Если же окажется, что мощности электродвигателя данного станка, на котором должна производиться обработка, не хватает, т.е. N_ст < N_расч, то необходимо уменьшить скорость резания v, т.е. снизить число оборотов шпинделя n.

Примечание. Для кратковременного процесса резания
(до 1 мин) возможна перегрузка электродвигателя станка до 25% его номинальной мощности, т.е. 1,25 N_ст N_расч.

9. Основное время

Расчет режима резания завершается определением времени, в течение которого происходит процесс снятия стружки:

,

где (мм), (табл. 1).