4. Режими різання

При встановленні режимів різання враховується характер обробки, тип і матеріал інструменту, його геометричні параметри, матеріал і стан заготовки, тип устаткування і інші чинники.

Розрахунок режимів найчастіше ведеться по наступній схемі t→S→V→P, тобто встановлюється глибина різання (t) подача(S), визначається швидкість різання (V) і сила різання (Р), по якій розраховується потрібна потужність верстата.

Глибина різання при чорновій обробці призначається по можливості максимальною ( найчастіше рівну всьому припуску на обробку), а при чистовій – в залежності від вимог точності розмірів і шорсткості обробленої поверхні.

Подача при чорновій обробці вибирається максимально можливою, виходячи з жорсткості і міцності системи: верстат-пристосування-інструмент-деталь; потужності верстата, міцності ріжучої частини інструменту і інших обмежуючих чинників. При чистовій обробці приймається до уваги необхідний ступінь точності і шорсткості обробленої поверхні.

Швидкість і сили різання розраховуються по емпіричних формулах встановлюваним для кожного виду обробки. Значення коефіцієнтів і показників ступеня, що містяться в цих формулах дані в довідковій літературі і в додатку даної допомоги.

4.1. Точіння

Т о ч і н н я (токарна обробка) - найбільш поширений метод обробки поверхонь деталей типу тіл обертання на токарних верстатах. Типи токарних верстатів приведені в[4,5] і табл. 43 Застосування. Основні види токарних робіт:

обробка зовнішніх циліндрових і конічних поверхонь, обробка пазів і уступів, виточування пазів і канавок, відрізка заготовок, свердлення, зенкерування, розгортання, нарізування різьби, обробка фасонних поверхонь, накочення рифлень та ін. На рис.4.1 приведена технологічна схема точіння.

Рис.4.1. Технологічна схема точіння

Обертальний рух заготівки називається головним рухом різання, а поступальна хода ріжучого інструменту - рухом подачі.

П о д а ч е ю (мм/об) називається (рис.4.1) шлях, пройдений ріжучою кромкою інструменту щодо заготівки, що обертається. Подача може бути поздовжньою якщо інструмент переміщається паралельно осі обертання заготівки, і поперечною якщо інструмент переміщається перпендикулярно цій осі.

Подачі, що рекомендуються, при чорновому зовнішньому точінні приведені в табл.3 Додатки, а при чорновому розточуванні в табл.4 Застосування.

Подачі при чистовому точінні вибираються залежно від потрібних параметрів шорсткості обробленої поверхні і радіусу при вершині різця (табл.5 Застосування).

При прорізанні пазів і відрізуванні величина поперечної подачі залежить від

властивостей оброблюваного матеріалу, розмірів паза і діаметру заготівки (табл.6 Додатки).

Вибрану подачу необхідно скоректувати по паспорту верстата, прийнявши найближчий менший ступінь і витримавши умову S_ст≤S.

Глибина різання t(мм) визначається (рис.4.1) товщиною шару, що знімається, за один робочий хід різця, зміряною по перпендикуляру до оброблюваної поверхні деталі.

При чорновому точінні і відсутності обмежень по потужності верстата величина t приймається рівною припуску на обробку (h); при чистовому точінні припуск знімається за два і більш за проходи на кожному подальшому проході глибина різання встановлюється менше, ніж при передуванні. При параметрах шорсткості обробленої поверхні R_a=3,2 мкм включно t=0,5-2,0 мм; при R_a≤ 0,8 мкм, t=0,1-0,4 мм.

При відрізанні і прорізанні глибиною різання є ширина головної ріжучої кромки, яку можна визначити з виразу: b=0,6 D^0,5мм, де D – діаметр відрізуваній деталі.

Швидкість різання Vp (м/мін) залежить від конкретних умов обробки. На її величину істотно впливають наступні чинники: стійкість інструменту, фізико-механічні властивості оброблюваного матеріалу, подача і глибина різання, геометричні параметри ріжучого інструменту, наявність змащувально-охолоджуючої рідини (ЗОР), температура в зоні контакту інструменту і деталі, допустимий знос інструменту і ін.

При зовнішньому подовжньому і поперечному точінні, а також при розточуванні розрахункова швидкість різання визначається по емпіричній формулі

а при відрізуванні, прорізанні і фасонному точінні - по формулі

де C_v - коефіцієнт, що враховує умови різання;

Т - період стійкості інструменту, мін;

S - подача, мм/об;

K_v - коефіцієнт, що коректує;

m, x, у - показники ступеня.

Значення С_v, m, x, у приведені в табл.7 Застосування.

Середні значення періоду стійкості Т можна приймати в межах 60 - 90хв. для різців з швидкорізальної сталі і 90-120хв. для твердосплавного інструменту.

Корректімруючий коефіцієнт визначається по наступній формулі:

K_V=K_mv·K_пv·K_иv·K_φ·K_r

де К_mv - коефіцієнт, що враховує вплив матеріалу заготівки;

К_пv - коефіцієнт, що враховує стан поверхні заготівки;

К_иv – коефіцієнт матеріал ріжучої частини різця, що враховує;

K_φ - коефіцієнт, який враховує головний кут в плані різця;

К_r - коефіцієнт, що враховує величину радіусу при вершині різця (береться до уваги тільки для різців з швидкорізальної сталі).

Коефіцієнт К_mv розраховується:

;

при обробці сталей:

;

при обробці сірого чавуну:

при обробці ковкого чавуну

де σ_b- межа міцності матеріалу заготівки, Мпа;

НВ - твердість матеріалу заготовки, Мпа.

Значення показників n_v і коефіцієнтів K_nv, K_іv, K_s, K_r приведені в табл. 8, 9, 10, 11 Застосувань.

При обробці мідних сплавів із змістом свинцю <10% K_mv=4, а з вмістом свинцю >15% K_mv=12,0.

При обробці силуміну з σ_b=200-300 Мпа, НВ>60 і дюралюмінію σ_b=400-500 Мпа, HB>100 приймати K_mv=0,8. Якщо дюралюміній має σ_b=300-400 Мпа, НВ>100, а силумін σ_b= 100-200 Мпа, НВ≤ 65, то K_mv=1,0.

Для перевірки можливості реалізації V_P на вибраному верстаті визначається розрахункова частота обертання шпінделя np 1/хв:

де D_o - діаметр заготівки до обробки.

Отримана n_p порівнюється із значеннями, що є на верстаті. Якщо розрахункова частота не співпадає з одним із ступенів, то для подальших розрахунків приймається той ступінь (n_ст), який є найближчим меншим до n_p, тобто повинно витримуватися умова n_ст ≤n_p.

По прийнятому значенню n_ст визначається фактична швидкість різання V_ф, м/хв:

(4.8)

У подальших розрахунках використовуються тільки n_ст і V_ф.

Сила різання Р, Н розкладається на сили, що становлять, направлені по осям координат верстата (тангенціальну Р_z, радіальну P_y і осьову Р_x). При зовнішньому подовжньому і поперечному точінні, розточуванні, відрізуванні, прорізанні пазів і фасонному точінні ці складові розраховуються по формулі:

P_z,y,x=10C_pt^xS^YV_фⁿk_p (4.9)

При відрізуванні, прорізанні і фасонному точінні t - довжина ріжучої кромки різця.

Постійна С_р і показники ступеня x, у, n для кожної з складових силу різання приведене в табл.12 Застосування.

Поправочним коефіцієнтом К_р є виріб ряду коефіцієнтів, що враховують умови різання:

K_p=K_мр·К_φp·K_γp·K_λp

Чисельні значення коефіцієнтів приведені в табл. 13,14 Застосувань.

Головної сили різання є Р_z, по якій розраховується потужність, необхідна для зняття стружки. Тому розрахунковим шляхом достатньо визначити тільки Р_z, а решту складових можна встановити по формулах:

P_x=(0,3-0,4)P_z; (4.10)

P_Y=(0,4-0,5)P_z. (4.11)

Осьова сила P_x (сила подачі) порівнюється по паспорту верстата з найбільшою подачею, що допускається механізмом, і у разі перевищення останньої, вимагає повторного розрахунку режимів різання.

П о т у ж н і с т ь р і з а н н я. Спочатку розраховується ефективна потужність різання:

, квт (4.12)

Потім визначається потрібна потужність на шпінделі верстата:

,квт (4.13)

де η_ст - К.П.Д. верстата.

Для виводів про ефективність розрахованих режимів для прийнятого верстата

встановлюється коефіцієнт його використання по потужності:

, (4.14)

де N_cт - потужність головного електродвигуна верстата (по паспорту).

Величина коефіцієнта К не повинна перевищувати одиниці. Найбільш раціональне значення К=0,85-0,9.

У разі відхилення К від раціональної величини, необхідно знову розрахувати режими різання скоректувавши при цьому параметри, установлені автором розрахунків (S, t, T, тип верстата і ін.)

Основний технологічний час - час в хвилинах, що витрачається безпосередньо для зняття заданого припуску. Він визначається по формулі:

, (4.15)

де L - розрахункова довжина обробки, мм (див. мал. 4.1); i - кількість проходів.

L=l+l₁+l_2,мм (4.16)

де l - креслярський розмір оброблюваної поверхні, мм; l₁-величина урізування різця, мм; l₂ - величина перебігу різця, мм.

l₁=t+ctgφ мм ; l₂=(2-3)S_CT мм

де φ- величина головного кута в плані різця.