4.2. Обработка материалов резанием

Общие сведения. Резание материалов представляет собой сложный физический процесс, состоящий в удалении слоя материала с заготов­ки при помощи металлорежущего инструмента. Под действием сил реза­ния при срезании лезвием инструмента этого слоя образуется стружка. Она формируется в результате последовательного скалывания до- формированных элементов, которые перед этим претерпевают упругие и пластические деформации / 2, 8, 15, 16 /.

В зависимости от режимов резания, физико-механических свойств материала обрабатываемой за­готовки, конструкции и геометрических параметров инструмента струж­ка сливной быть сливной, скалывания или надлома. / 2, 8, 15, 16 /.

Припуск на механическую. обработку заготовок резанием. Припуск - это слой материала, срезаемый при обработке заготовок.

Допуск. При обработке заготовок резанием получение номинальных размеров детали, указанных на рабочем чертеже, невозможно / 3, 17 /. Поэтому номинальные размеры ограничиваются определенными предель­ными отклонениями, в границах которых допускается колебание дейст­вительных размеров, получаемых в результате обработки (СТ СЭВ 144-75, СТ СЭВ 145-75). Эти границы называются допуском - разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами (абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями) При прочих равных условиях, чем меньше допуск, тем более высокую точность требуется обеспечить при обработке заготовок резанием / 3,17 /.

Элементы режима резания. К ним относятся глубина резания (t ,мм), подача

(S ,мм/об), скорость резания ( V ,m/мин) / 2, 8, 15, 16 /.

Глубина резания - слой материала, срезаемый за один проход инструмента. При обтачивании, растачивании, рассверливании, зенкеровании и развертывании t – I/2 (D-d) (D и d - соответственно диаметры заготовки, и детали). При отрезании, и вытачивании канавки глубина резания соответствует ширине прорези, выполняемой резцом за один проход.

Подача - величина перемещения инструмента за один оборот заго­товки.

Скорость резания - путь который проходит наиболее удаленная от оси вращения точка поверхности резания относительно резца в едини­цу времени

V= πDn/1000 , м/мин

где n - частота вращения заготовки (об/мин),

При обработке резанием на заготовку действуют силы / 2, 3, 6, 15, 1б /: P_z - вертикальная составляющая, H (P_z = KtS),

где K - коэффициент резания, равный силе резания, приходящейся на I мм² площади поперечного сечения срезаемой стружки, МПа);

P_y - радиальная составляющая, H ; P_x - осевая составляющая, Н.

Мощность резаний ( Вт ) - отношение работы ко времени, затра­чиваемых на резание

/ 2, 3, 8, 15, 16 /:

N_рез = P_z V/ 1000 , Вт

где P_z - сила резания, Н; V - скорость резания, м/мин; 1020 - коэффициент перевода

Н∙м/с в кВт.

Коэффициент полезного действия станка

n = N_шn/ N_эд =0,7…0,8

где N_шn - мощность на шпинделе, кВт; N_эд - мощность электро­двигателя, кВт.

Крутящий момент силы резания / 2, 3, 8, 15, 16 /:

M_рез= P_zD/2∙1000 , Н∙М

Основное машинное время / 2, 3, 8, 15, 16 /:

T₀= (L/ nS)i , мин

где L - расчетная длина обработки заготовки, мм; i - числе проходов; S - подача, мм/об; n - частота вращения, об/мин.

Режим резания. При обработке заготовок на токарных станках выбираются рациональные режимы резания, которые обеспечивают наибо­лее полное использование режущих свойств инструмента, возможностей станка и необходимое качество обработки.

Выбор режимов резания осуществляют на основании исходных данных: рабочего чертежа детали, размеров и материала заготовки, геометри­ческих параметров инструмента, паспортных данных станка в последо­вательности /2, 3, 8,-15', 16 /:

1. Назначается глубина резания t, мм с учетом величины припуска, жесткости заготовки и точности ее обработки.

2. Из нормативных таблиц выбирается подача S, мм/об (с уче­том требуемой чистоты поверхности). Окончательно подачу корректи­руют исходя из паспортных данных станка (принимают ближайшую).

3. Из нормативных таблиц выбирается или рассчитывается ско­рость резания

V, м/мин (с учетом свойств материала заготовки, зна­чении глубины резания и подачи).

4. Рассчитывается частота вращения шпинделя

n =1000∙V/πD , об/мин

где V - скорость резания, D - наибольший диаметр обраба­тываемой заготовки.

Расчетное значение n сопоставляется с паспортным, в преде­лах 5% принимается для обработки заготовки.

5. По выбранной из паспорта частоте вращения рассчитывается действительная скорость резания

V=πDn/1000 , м/мин.

6. Проводится проверка выбранного режима резания по мощности. Для точения при черновом проходе может быть использована формула:

N_рез= P_zV/60∙1000 , кВт

Должно быть N_рез < N_шп , где P_z = ktS - со­ставляющая сил резания; N_рез - мощность необходимая на резание; N_шп - мощность на шпинделе; K - коэффициент резания (можно принять равный 1700.. 2000 MПa); t - глубина резания; S - по­дача.