На обработку точением на станках токарной группы приходится большинство технологических операций при обработке тел вращения. Для получения качественного результата при минимальных затратах рассчитываются и назначаются режимы резания.
Оптимальные режимы резания влияют на целостность и продолжительность работы режущего инструмента, а также на кинематические, динамические характеристики станков.
Характеристика режимов резания
Необходимые технологические параметры, используемые при токарной обработке металлов, берут свое начало в теории резания. Основные ее положения применяются конструкторами при проектировании режущих инструментов, металлорежущих станков и приспособлений.
Требуемые режимы обработки точением можно получить двумя способами. В первом случае режимы назначаются, для чего используются табличные данные. Данные регистрировались на протяжении длительного времени на разных этапах обработки различным инструментом.
Во втором случае режимы резания рассчитываются по эмпирическим формулам. Этот способ называется аналитическим методом. Считается, что аналитический метод дает более точные результаты в отличие от назначенных параметров.
На сегодняшний день разработчики программного обеспечения предлагают множество программ для расчета режимов обработки. Достаточно ввести в поля известные данные и программа самостоятельно выполнит расчеты и выдаст результат. Это значительно упрощает работу и снижает ее продолжительность.
Для изготовления детали с заданными размерами и необходимой чистотой поверхности необходим чертеж. На его основе разрабатывается технологический процесс обработки с подбором необходимого оборудования и инструмента.
Инструмент для точения: классификация
От качества и надежности токарных резцов в значительной степени зависит точность получаемых размеров и производительность обработки. Они должны обеспечивать:
получение требуемой формы;- размеры;
- качество поверхности;
- наибольшую производительность при минимальных силовых, а следовательно, энергетических затратах;
- технологичность в изготовлении;
- возможность восстановления режущих свойств;
- минимальный расход дорогостоящих инструментальных материалов.
Классифицировать токарные резцы можно по способу обработки:
- проходные;
- подрезные;
- отрезные;
- прорезные;
- галтельные;
- резьбовые;
- фасонные;
- расточные.
По материалу режущей части выделяют:
- инструментальные;
- быстрорежущие;
- твердосплавные:
- однокарбидные (вольфрамовые);
- двухкарбидные (титановольфрамовые);
- трехкарбидные (титанотанталовольфрамовые);
- минералокерамические;
- алмазы.
По конструктивному исполнению токарные резцы бывают:
- цельные;
- сборные;
- комбинированные.
Выбор типа токарного резца зависит от типа обрабатываемой поверхности (наружная, внутренняя), твердости материала заготовки, типа обработки (черновая, получистовая, чистовая), геометрических параметров и материала режущей части, державки.
Схема расчета режимов
Расчет режимов резания при точении наружной цилиндрической поверхности по обыкновению ведут с определения удаляемого слоя. Глубина резания – это срезаемый слой металла за один рабочий проход. Определяется по формуле:
t = (D 1 - D 2)/2,
где D 1 – исходный размер, D 2 – получаемый размер.
Расчет глубины резания начинается после определения типа обработки. Черновым точением удаляется 60% припуска, свыше 2 мм. Получистовым точением удаляется 30% 1- 1,5 мм. А оставшиеся 10% 0,4- 0,8 мм остаются на чистовую обработку.
Подача – это расстояние, которое проходит инструмент за один оборот обрабатываемой заготовки. Для увеличения производительности подачи подбираются максимальными исходя из:
- твердости пластины;
- мощности привода;
- жесткости системы СПИД.
На машиностроительных предприятиях подачи назначаются из таблиц. Так, для чернового точения твердых материалов подача не превышает 1,5 мм/об, а для мягких материалов не более 2,4 мм/об. Для получистового точения подача не превышает 1,0 мм/об.
От чистового точения во многом зависит шероховатость поверхности, поэтому максимальным значением будет S max = 0.25 мм/об. При обработке изделий с ударными нагрузками назначенное значение подачи умножается на понижающий коэффициент 0,85.
Скорость резания при токарной обработке вычисляется по формуле:
V=Cv/(T¹ • t² • s³)·Kv
где Сv - коэффициент, применяемый к обрабатываемому материалу заготовки и инструменту, 1 (x), 2 (y), 3 (m) – показатели степеней, Т - стойкость инструмента, Kv - поправочный коэффициент резания.
Kv зависит от:
- качества обрабатываемого материала;
- материала режущей пластины инструмента;
- поверхностного слоя заготовки.
После получения расчетного значения скорости резания определяется число оборотов шпинделя станка по формуле: n = (1000· V)/(π· D)
Полученное значение количества оборотов необходимо подобрать из стандартного ряда для станка, на котором производится обработка. Оно не должно отличаться от станочной сетки больше, чем на 5%. После чего производится уточнение скорости резания.
Далее, определяется эффективная мощность резания по формуле:
N э = (Pz · V)/(1020 · 60)
где Pz – тангенциальная сила резания, максимальная нагрузка при точении.
Pz = 10·Cp·t¹·s²·V³·Kp
После определения необходимой мощности рассчитывается потребная мощность станка:
N п = N э /η
где µ - КПД станка, закладывается заводом-изготовителем.
Итоговое значение мощности должно быть меньше мощности электродвигателя главного движения. Это означает, что принятые и рассчитанные значения верны. В противном случае подачу и глубину резания необходимо уменьшить или подбирать станок необходимой мощности.
