42 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Формулы расчетов режимов резания

Режимы резания при токарной обработке

При токарной обработке с заготовки за определенное число проходов снимается лишний металл, называемый припуском. В результате получается изделие заданной формы с требуемыми размерами и классом шероховатости поверхностей. В общем виде операция точения детали на токарном станке выглядит следующим образом: резец последовательно перемещается с заданной подачей вглубь металла вращающейся заготовки, при этом его режущая кромка за каждый оборот удаляет с заготовки заданную толщину металла.

Режимы резания при токарной обработке определяют на основании ряда технических показателей, среди которых самые значимые — это подача инструмента и частота вращения детали, закрепленной в шпинделе станка. Правильный выбор и применение режимов обработки гарантируют не только геометрическую точность и экономичность изготовления, но и сохранность детали, инструмента и оборудования, а также безопасность станочника.

Основные параметры

Одна из главных задач технологической подготовки производства при токарных работах — это определение рациональных режимов резания. При их расчете должны учитываться особенности обрабатываемого изделия и возможности станочного парка, а также наличие соответствующего инструмента, приспособлений и оснастки. Компоновка узлов и агрегатов токарного станка позволяет реализовать два определяющих вида движения, которые формируют заданную конфигурацию поверхностей детали: вращение заготовки (главное движение) и перемещение резца вглубь и вдоль поверхности детали (подача). Поэтому основными технологическими параметрами для токарного оборудования являются:

  • глубина резания;
  • подача и обороты шпинделя;
  • скорость резания.

Существует взаимовлияние режимов резания и основных элементов производственной экономики. Среди них самые значимые — это:

  • производительность оборудования;
  • качественные показатели производства;
  • стоимость выпускаемых изделий;
  • износ оборудования;
  • стойкость инструмента;
  • безопасность труда.

Понятие о режимах резания

Точение на предельных режимах повышает производительность токарного оборудования. Однако такая работа станков не всегда возможна и целесообразна, т.к. существуют ограничения в виде предельной мощности главного привода, жесткости и прочности обрабатываемых изделий, а также технологических параметров инструмента и оснастки.

Еще одним ограничением являются характеристики отдельных материалов. К примеру, титан и нержавеющая сталь для токарной обработки являются одними из наиболее сложных материалов и требуют особого подхода при определении параметров технологической операции.

При неправильном расчете или подборе технологических параметров работа на высоких скоростях может вызвать повышенную вибрацию и разбалансировку отдельных механизмов токарного станка. Это приводит к понижению точности и повторяемости размеров изделий. Кроме этого повышается риск поломки инструмента и выхода из строя станка.

Глубина

Припуск — это толщина металла, удаляемого токарным резцом с заготовки до достижения ею чистового размера. При обточке и расточке он удаляется поэтапно за заданное число резов. Толщина металла, удаляемого за единичный проход резца, в механообработке носит название глубина резания и измеряется в миллиметрах. В технологических расчетах и таблицах этот параметр обозначают буквой t.

При операциях обточки она равна 1/2 разности диаметров перед и после обточки детали и вычисляется по формуле:

где t – глубина резания; D — диаметр заготовки; d – заданный диаметр детали.

При операциях подрезки — это размер слоя металла, удаляемого с торца заготовки за единичный проход резца, а при проточке и отрезке — глубина канавки.

В идеальном случае на удаление припуска требуется один проход резца. Но в реальности токарный процесс, как правило, включает в себя черновой и чистовой этап обработки (а для поверхностей с повышенной точностью – и получистовой). При хороших характеристиках и форме заготовки обе эти операции выполняются за два-три прохода.

Подача

Подача при токарной обработке — это длина пути при поперечном перемещении режущей кромки резца, совершаемом ей за единичный оборот шпинделя. Ее измеряют в мм/об, в технологической документации обозначают буквой S и подбирают по технологическим справочникам. Величина подачи зависит от мощности главного привода, значения t, габаритов и физических свойств обрабатываемой заготовки. При точении она рассчитывается по формуле:

Производительность токарного оборудования напрямую связана с величиной подачи.

При операции точения подача на токарном станке должна устанавливаться на максимально возможное число, но с учетом технологических параметров станка и применяемого инструмента. При операциях по черновому точению она зависит от мощности главного привода и устойчивости детали. А при чистовом точении основным критерием является заданный класс шероховатость поверхности.

Скорость

Скорость резания при токарной обработке — это суммарная траектория режущей кромки резца за единицу времени. Ее размерность — в м/мин, а в таблицах и расчетах ее обозначают буквой v и подбирают по технологической документации или рассчитывают по формулам. В последнем случае расчет происходит в следующей последовательности:

  • вычисляется величина t;
  • по справочнику выбирается значение S;
  • определяется табличное значение vт;
  • рассчитывается уточненное значение vут (умножением на корректирующие коэффициенты);
  • с учетом скорости вращения шпинделя выбирается фактическое значение vф.

Этот параметр является одной из основных характеристик производительности металлорежущего оборудования и напрямую влияет на эксплуатационные режимы работы токарного станка, износ инструмента и качество обрабатываемой поверхности.

Выбор режима на практике

Расчет режимов резания при токарной обработке производится специалистами отдела главного технолога предприятия или технологического бюро цеха. Полученные результаты заносят в операционную карту, в которой приводится последовательность этапов, перечень инструмента и режимы изготовления требуемой детали на конкретном токарном станке. Заводские и цеховые технологи рассчитывают параметры технологического процесса и выбирают соответствующие инструмент и оснастку, используя конструкторские чертежи, эмпирические формулы и табличные показатели из технологических справочников. Но на практике реальные условия точения могут отличаться от нормативных по следующим причинам:

  • снижение точности оборудования в результате износа;
  • отклонения в геометрических размерах и физических характеристиках заготовки.
  • несоответствие характеристик материала расчетным.

Элементы резания при токарной обработке

Поэтому для уточнения расчетных технологических режимов применяют метод пробных проходов: точение небольших участков поверхности с подбором режимов и последующим замером геометрии и качества поверхности. Главные недостатки такой отладки технологического процесса — это возрастание трудозатрат и сверхнормативное использование производственных ресурсов. Поэтому его используют только в особых случаях:

  • единичное изготовление без операционной карты;
  • определение точности работы токарного оборудования перед запуском партии;
  • работа с неполноценными заготовками (брак и неточность размеров);
  • обточка литейных и кованых заготовок, не прошедших предварительную обдирку;
  • запуск в производство изделий из новых материалов.

При первом запуске в производство нового изделия, обрабатываемого на автоматизированном оборудовании, также производят пробное точение и подбирают вручную режимы резания. Токарный станок с ЧПУ выполняет все операции по программе, поэтому оператор не всегда может корректировать параметры его работы.

Кроме углеродистых сталей на токарном оборудовании обрабатывают такие металлы как легированная сталь, чугун, титан, сплавы алюминия, бронза и другие сплавы меди. Помимо этого, такую обработку используют для точения материалов с низкой температурой плавления и воспламенения, таких как пластики и дерево. При работе с пластмассами токарные станки чаще всего применяют при обработке деталей из фоторопласта, полистирола, полиуретана, оргстекла, текстолита, а также эпоксидных и карбомидовых композитов. Все перечисленные группы материалов имеют свои особенности расчета и практического применения режимов точения. Это хорошо видно на примере токарной обработки нержавейки — самого распространенного после углеродистой стали конструкционного материала.

Нержавеющая сталь характеризуется низкой теплопроводностью, вязкостью, коррозионной стойкостью, сохранением прочности и твердости при высоких температурах, а также неравномерным упрочнением. Кроме того, в состав некоторых сортов нержавеющей стали входят легирующие добавки повышенной твердости с абразивными характеристиками. Поэтому при работе с ней на практике применяют специальные режимы точения и методы охлаждения и смазки детали.

Обработка нержавейки ведется на повышенных оборотах при уменьшенной подаче. Высокая вязкость этого материала способствует созданию непрерывной вьющейся стружки.

Для решения этой проблемы применяют резцы со стружколомом. Для отвода тепла и смазки обрабатываемой поверхности в рабочую зону подается специальная СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) на основе олеиновой кислоты. Это уменьшает нагрев заготовки и снижает износ резца. В последнее время все чаще применяют современные методы, которые также уменьшают износ инструмента: направление в рабочую зону ультразвуковых волн и подвод к металлу слаботочных импульсов.

Вычисление скорости резания

Время точения металла (tосн, основное время) — самая затратная составляющая в суммарном времени изготовления единичного изделия. Поэтому от скорости выполнения этой технологической операции напрямую зависит экономическая эффективность использования токарного оборудования. Правильный расчет скорости резания при токарной обработке важен не только с точки зрения стоимостных показателей производственной операции. Ошибки в расчете и применении этого параметра может привести не только к браку детали, но и к повреждению токарного оборудования, оснастки и инструмента. Далее приводится последовательность расчета этого показателя для самой распространенной операции — обточки цилиндрической поверхности.

Основные факторы, влияющие на скорость резания

Скорость резания v имеет размерность м/мин и в общем виде вычисляется по формуле:

где D — диаметр заготовки в мм; n — скорость шпинделя в об/мин.

Но на токарном оборудовании невозможно количественно задать v в качестве параметра управления. При работе на токарных станках предусмотрена регулировка только оборотов шпинделя и подачи инструмента, которые зависит не только от значения v, но и от ряда других факторов: материала детали, мощности главного привода, вида точения и характеристик режущего инструмента. Поэтому при расчете режимов в первую очередь определяют расчетные обороты шпинделя:

На основании полученного результата по таблицам справочной литературе выбирают соответствующее значение v, которое зависит глубины точения, подачи, материала, типа резца и вида операции.

Для расчета теоретической глубины резания t на основании чертежа определяют размерные характеристики детали и заготовки, а затем с учетом геометрических параметров инструмента вычисляют ее по формуле:

где D — диаметр заготовки; d – конечный диаметр детали.

После вычисления величины t по справочникам определяют табличное значение подачи S в мм/об. В справочных таблицах учтены: вид материала (различные стали, бронза, чугун, титан, алюминиевые сплавы), тип точения (черновое, чистовое), параметры резца и геометрия его подхода к обрабатываемой поверхности. Затем по технологическим таблицам на основании полученных величин t и S определяют vτ — табличное значение скорости резания.

Далее vτ должна быть скорректирована в соответствии с реальными условиями точения, к которым относят: период стойкости и технические параметры резца, прочностные характеристики материала, физическое состояние обрабатываемых поверхностей, геометрия резания.

Корректировка vт осуществляется с помощью группы поправочных коэффициентов:

где vут — уточненная скорость резания; K1 — коэффициент, зависящий от времени работы резца; K2, K4 — коэффициенты, зависящие от технических параметров резца; K3 — коэффициент, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности; K4 — коэффициент, зависящий от материала резца; K5 — коэффициент, зависящий от геометрии обработки.

После расчета vут вычисляют уточненную скорость вращения шпинделя nут по следующей формуле:

Значение nут должно лежать в диапазоне паспортных скоростей главного привода станка, которые приведены в заводской документации токарного оборудования. Если полученная в результате расчетов nут не имеет точного соответствия в таблицах станка, то необходимо применить ближайшее самое меньшее число.

Формулы для токарной обработки

На последнем этапе рассчитывают фактическую скорость резания vф:

Vф напрямую связана с мощностью главного двигателя станка. Поэтому она является основным параметром при выборе конкретного типа токарного станка для обработки требуемой детали.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Формулы расчетов режимов резания

Основными параметрами задающими режимы резания являются:

-Частота вращения вала шпинделя (n)
-Скорость подачи (S)
-Глубина фрезерования за один проход

Требуемая частота вращения зависит от:

-Типа и характеристик используемого шпинделя
-Режущего инструмента
-Обрабатываемого материала

Частота вращения шпинделя вычисляется по следующей формуле:

D – Диаметр режущей части рабочего инструмента, мм
π – число Пи, 3.14
V – скорость резания (м/мин) — путь пройденный точкой (краем) режущей кромки фрезы в минуту.

Скорость резания (V) берется из справочных таблиц (См ниже).

Обращаем ваше внимание на то, что скорость подачи (S) и скорость резания (V) это не одно и то же.

При расчетах, для фрез малого диаметра значение частоты вращения шпинделя может получиться больше, чем количество оборотов, которое в состоянии обеспечить шпиндель. В данном случае за основу дальнейших расчетов величины (n) берется фактическая максимальная частота вращения шпинделя.

Читать еще:  Что такое тахометр в автомобиле

Скорость подачи (S) – скорость перемещения режущего инструмента (оси X/Y), вычисляется по формуле:

fz — подача на один зуб фрезы (мм)
z — количество зубьев фрезы
n — частота вращения шпинделя (об/мин)
Подача на зуб берется из справочных таблиц по обработке тех или иных материалов.

Таблица для расчета режимов резания:

После теоретических расчетов по формулам требуется подкорректировать значение скорости подачи. Необходимо учитывать жесткость станка. Для станков с высокой жесткостью и качеством механики значения скорости подачи выбираются ближе к максимальным расчетным. Для станков с низкой жесткостью следует выбрать меньшие значения скорости подачи.

Глубина фрезерования за один проход (ось Z) зависит от жесткости фрезы, длины режущей кромки и жесткости станка. Подбирается опытным путем, в ходе наблюдения за работой станка, постепенным увеличением глубины резания. Если при работе возникают посторонние вибрации, получаемый рез низкого качества – следует уменьшить глубину за проход и произвести коррекцию скорости подачи.

Скорость врезания по высоте (ось Z) следует выбирать примерно 1/3 – 1/5 от скорости подачи (S).

Краткие рекомендации по выбору фрез:

При выборе фрез нужно учитывать следующие их характеристики:
-Диаметр и рабочая длина. Геометрия фрезы.
-Угол заточки
-Количество режущих кромок
-Материал и качество изготовления фрезы.
Лучше всего отдавать предпочтение фрезам имеющих максимальный диаметр и минимальную длину для выполнении конкретного вида работ.

Короткая фреза большого диаметра обладает повышенной жесткостью, создает значительно меньше вибраций при интенсивной работе, позволяет добиться лучшего качества съема материала. Выбирая фрезу большого диаметра следует учитывать механические характеристики станка и мощность шпинделя, чтобы иметь возможность получить максимальную производительность при обработке.

Для обработки мягких материалов лучше использовать фрезы с острым углом заточки режущей кромки, для твердых – более тупой угол в диапазоне до 70-90 градусов.

Пластики и мягкие материалы лучше всего обрабатывать однозаходными фрезами. Древесину и фанеру – двухзаходными. Черные металлы – 3х/4х заходными.
Материал и качество фрезы определяют срок службы, качество реза и режимы. С фрезами низкого качества сложно добиться расчетных значений скорости подачи на практике.

Примерные режимы резания используемые на практике.

Данная таблица имеет ознакомительный характер. Более точные режимы обработки определяются исходя из качества фрез, вида станка, и др. Подбираются опытным путем.

Полезные ссылки:

Новинки:

Планшетные плоттеры (флюгерный, биговочный, осциллирующий, тангенциальный нож)

Normal 0 false false false RU X-NONE X-NONE

Формулы и параметры при расчете режимов резания

Режимы резания в механообработке — это совокупность рабочих параметров, определяющих, с какой скоростью, силой и на какую глубину происходит погружение резца в деталь в процессе удаления с ее поверхности слоя металла. Их базовые значения определяются расчетным путем на основании геометрии режущей кромки инструмента и обрабатываемого изделия, а также скорости их сближения. На реальные процессы обработки металла оказывает влияние множество факторов, связанных с особенностями применяемого инструмента, станочного оборудования и обрабатываемого материала. Поэтому для расчета технологических режимов резания применяются эмпирические формулы. А базовые значения входят в их состав вместе с такими справочными величинами, как группы поправочных коэффициентов, величина стойкости, параметры условий обработки и пр.

Режимы резания влияют не только на заданную точность и класс обработки изделия. От них зависит сила, с которой кромка инструмента воздействует на металл, что напрямую влияет на потребляемую мощность, уровень выделения тепла и скорость износа инструмента. Поэтому расчет их параметров является одной из основных задач технологических служб предприятий. Несмотря на множество разновидностей металлорежущего оборудования и инструмента, в основе всей механообработки лежат единые закономерности.

Поэтому методики вычисления режимов резания унифицированы и систематизированы в три основные группы: для токарных работ, для сверления и для фрезерования. Все остальные виды расчетов являются производными.

Параметры при расчете режима резания

Основной расчет режимов механообработки ведется на основании трех параметров: скорости резания (V), подачи (S) и глубины резания (t). Для получения практических значений этих параметров, которые можно будет использовать в производстве, на первом этапе определяют их расчетные величины. После чего по ним с помощью эмпирических формул, справочных таблиц и данных из паспортов оборудования выполняют подбор технологических режимов резания, которые будут наилучшим образом соответствовать виду обрабатываемого материала, возможностям станка, а также типу и характеристикам инструмента.

От правильного расчета и выбора данных параметров зависит не только качество обработки, но и такие показатели, как производительность, себестоимость продукции и эксплуатационные расходы. Кроме того, сила воздействия на инструмент в процессе обработки влияет не только на скорость его износа, но и на состояние оснастки и приспособлений. Следствием работы на слишком больших скоростях и подачах является недопустимая вибрация и повышенная нагрузка на узлы и механизмы оборудования. А это может привести не только к потере точности, но и к выходу станка из строя.

Как правило, режимы резания проверяют и корректируют при пробной обработке детали. Поэтому их выбор зависит не только от правильности расчетов, но и от опыта технолога и станочника.

Скорость

Временно́й цикл обработки детали состоит из трех базовых компонентов: подготовительно-заключительного, вспомогательного и основного времени. Последнее включает в себя все операции резания металла на заданных режимах. В силу особенностей механообработки основное время — это самая затратная составляющая цикла обработки детали. При этом его величина, а следовательно, и себестоимость изделия напрямую зависят от скорости резания. Поэтому правильный подбор данного параметра важен не только с технологической, но и с экономической точки зрения.

В общем виде формула расчетной скорости резания выглядит так:

В указанной формуле значение параметра D зависит от вида обработки. Для токарной обработки это диаметр детали, для прочих видов — диаметр режущего инструмента (сверла, фрезы). Параметр n — это скорость вращения шпинделя в оборотах за минуту. Таким образом происходит определение теоретической величины скорости резания, которая является исходной для последующих вычислений. В частности, она используется для расчета теоретической глубины резания, которая обозначается t. По причине того что реальная скорость резания зависит от множества факторов, ее вычисление осуществляется по эмпирической формуле, в которой единственной расчетной величиной является t:

Здесь Cv — это безразмерная константа, зависящая от различных аспектов обработки; T — нормативное время стойкости инструмента; t — глубина резания; Sо — подача; Кv — сводный коэффициент, являющийся произведением восьми поправочных коэффициентов.

Подача

Подача (обозначается S) — это путь, который проходит режущая кромка за условную единицу. В зависимости от вида механообработки подача может иметь разную размерность. Длина пройденного пути всегда измеряется в миллиметрах, но соотноситься она может либо с одним оборотом (в токарной обработке), либо с одной минутой (при сверлении и фрезеровании). Таким образом, при сверлении — это величина перемещения кончика сверла в глубь поверхности за одну минуту (мм/мин.), а при токарных операциях — продольное или поперечное перемещение резца за один оборот детали (мм/об.). В силу специфики отдельных чистовых операций для них используется такой параметр, как «подача на зуб», которая измеряется в мм/зуб. Ее применяют при работе с инструментом, имеющим несколько лезвий, а ее значение показывает, какой путь кромка (зуб) одного лезвия прошла за один оборот шпинделя. Величину этого параметра также можно вычислить, разделив подачу инструмента за один оборот на количество режущих лезвий.

Поскольку подача напрямую зависит от паспортных параметров конкретного оборудования, ее значение, как правило, не рассчитывают, а выбирают из таблиц в соответствующих технологических справочниках. Производительность металлорежущего оборудования напрямую зависит от величины подачи. Кроме того, она является базовым параметром для расчета основного времени обработки. Теоретически при мехобработке необходимо задавать предельно возможное значение подачи. Но в этом случае вступают в силу ограничения по возможностям станочного оборудования и требования к классу чистоты.

Максимальные значения подачи применяют при обдирке и черновой обработке, а минимальные — при выполнении чистовых операций.

Глубина

Глубина резания — это толщина металла, снимаемого на единичный рабочий ход режущей кромки. Его величина зависит от конструкции режущей части инструмента и его прочностных параметров (в том числе предельной тангенциальной силы), а также мощности станка, твердости обрабатываемого материала и требований к чистоте поверхности. Этот параметр является определяющим при расчете количества рабочих ходов лезвия для полного удаления припуска. Глубина резания обозначается латинской буквой t и измеряется в миллиметрах. При обточке она равна разности радиусов детали до и после рабочего хода, а при сверлении — половине диаметра режущей части инструмента.

Процесс обработки детали режущим инструментом сопровождается возникновением пары сил. С первой силой, которая обозначается R, инструмент воздействует на поверхность детали, а вторая сила возникает в результате встречного сопротивления обрабатываемого материала. Сила R является векторной суммой трех сил: осевой, тангенциальной и радиальной. Их векторы являются проекциями вектора силы R на оси X, Y, Z. На рисунке ниже представлено изображение векторов сил, возникающих при токарном точении.

При технологических расчетах используют не саму силу R, а ее составляющие. Из них самая значимая и большая по величине — эта тангенциальная сила Rz. На практике она носит название сила резания, т. к. именно от нее зависит расход мощности и крутящий момент шпинделя. Силу резания вычисляют по эмпирическим формулам, данные для которых берут из справочных технологических таблиц. Расчет для токарной обработки производится по следующей формуле:

Кроме константы Ср, степенных показателей подачи, глубины и скорости резания, в формулу расчета силы резания входит корректирующий коэффициент Кр. Он представляет собой произведение пяти поправочных коэффициентов, учитывающих особенности обработки различных материалов.

Для измерения сил резания в режиме реального времени применяют емкостные, индуктивные и тензометрические датчики. Последние являются самыми компактными и наиболее точными. При их использовании на станках с ЧПУ сила резания может адаптивно увеличиваться или уменьшаться путем автоматической корректировки величины подачи и числа оборотов. Это позволяет вести непрерывную обработку без вмешательства оператора, а также предотвращает поломку инструмента и уменьшает его износ.

Как правильно рассчитать режим резания при сверлении

При работе сверла на него воздействует та же совокупность сил, что и на токарный резец. Поэтому для расчета режимов резания при сверлении используется аналогичная методика, но со своей геометрией и соответствующими значениями параметров. Силы Рz направлены в противоход главному движению и находятся в прямой зависимости от скорости резания (см. рис. ниже). Силы Рх, Рn и Рл воздействуют на конструктивные элементы сверла и определяют значение осевой силы (Ро), соответствующей силе привода станка.

Главные технологические параметры сверла — осевая сила и крутящий момент. Их определяют расчетным путем с помощью эмпирических формул:

Здесь Ср и См — это константы, значение которых зависит от вида сверления, а также свойств материалов и обрабатываемой детали; D — диаметр сверла и S — подача. Корректирующий коэффициент Кр в данной формуле связан только с характеристиками материала детали.

Условия резания при сверлении гораздо сложнее, чем при токарной обработке, т. к. в этом случае значительно затруднен отвод стружки и тепла. Применение СОЖ дает намного меньший эффект в связи со сложностью подвода жидкости к зоне резания. К тому же все факторы, которые оказывают влияние на процесс сверления, при подборе режимов по таблицам и формулам учесть невозможно.

Поэтому для проверки и корректировки технологических режимов, как правило, используют пробную обработку детали.

Правильный расчет режимов резания при сверлении производится по сложным формулам с использованием таблиц из технологических справочников. А есть ли какой-нибудь упрощенный способ, основанный на количестве оборотов и виде материала сверла, который можно применять в повседневной практике? Если кто-нибудь может посоветовать такой расчет, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к данной статье.

Формулы точения / Turning formulas

Подборка ссылок иллюстрированных из промышленных каталогов

380 Токарные формулы для расчета параметров при механической обработке Скорость резания Подача на один оборот Средняя шероховатость поверхности при точении Таблица № 1293 Токарные расчетные формулы Расчет скорости резания исходя из обрабатываемого диаметра Шероховатость обработанной поверхности Машинное время обработки 942 Расчет основных технологических при токарной обработке Скорость резания Производительность механической обработки Влияние основных углов на процесс резания при 943 Расчет машинного времени при токарной обработке Однопроходное и многопроходное продольное точение Поперечное точение Обработка канавок Отрезка на токарном метал 224 Основные формулы для расчета и обозначения Точение на токарном металлообрабатывающем оборудовании Число оборотов Скорость резания Скорость подачи Попе 351 Основные формулы и определения для токарной обработки на металлообрабатывающем оборудовании Скорость резания м/мин п х Dm х n c = 1000 Частота вр 809 Основные формулы токаря Расчет частоты вращения шпинделя металлорежущего станка Скорость резания при токарной обработке Производительность металлообработки Удельный съё 391 Основные токарные формулы для расчета параметров механической обработки на металлообрабатывающем оборудовании FORMULAE FOR CALCULATING CUTTING DATA Величин 48 Основные токарные расчетные формулы Принятая система буквенных обозначений основных параметров при токарной металлообработке Частота об/мин Скорость резания м/м 494 Теоретические основы точения на станках Влияние основных углов классического токарного резца на процесс резания Определение Назначение Особенности Угол нак 495 Расчетные формулы для основного машинного времени при различных видах токарной механической обработки Продольное точение Поперечно точение подрезка торца з 1623 Основные расчетные формулы при токарной обработке на металлорежущих станках Расчет мощности Скорости резания Подачи Основного машинного времени Шер

См.также / See also :Формулы фрезерования / Milling formulasРезцы по металлу Особенности / Metal lathe tools FeaturesФормулы для расчета сверления / Formulas for drillingОбозначение сменных пластин / Indexable insert designationОсновы токарной обработки металла / Basics of metal turningМаркировка резцов по металлу / Turning tool ISO code systemГруппы обрабатываемых резанием материалов / Workpiece material groupsАналоги марок стали Таблица / Workpiece material conversion table

Примеры полноразмерных страниц из промышленных каталогов

380 Каталог PRAMET 2014 Токарная обработка Отрезка Обработка канавок Нарезание резьбы от PRAMET Стр.379

Токарные формулы для расчета параметров при механической обработке Скорость резания Подача на один оборот Средняя шероховатость поверхности при точении Таб

Токарные формулы для расчета параметров при механической обработке Скорость резания Подача на один оборот Средняя шероховатость поверхности при точении Таблица № 27 формулы для расчета параметров величина формула для расчета Единица Число оборотов v .1000 = D [об/мин] Скорость резания D. n V = 1000 [м/мин] Подача на один оборот f. J min Jot = n [мм/об] Минутная подача (скорость подачи s V a fm [м/мин] Теоретическое значение максимальной микронеровности поверхности 4 in 4 H 3 s 0 [мкм] Средняя шероховатость обработанной поверхности 43,9. fth88 R ot a r 0,97 e [мкм] Сечение (площадь стружки A = f a J ot p [мм2] Толщина стружки (для СМП без стружколома JS [мм] толщина стружки (для круглых СМП ”=L- a p D [мм] Снятый объем материала ;V ll О [см3.мин] Потребляемая мощность a f 1-c. k ,. v к P p J ot cl c r c = 6. 104. n [КВт] Приблизительная потребляемая мощность ap. ft. v P = p Jot c c x [КВт] Примечание n число оборотов [об/мин] D диаметр (инструмента или заготовки [мм] vc скорость резания [м/мин] ft подача (за один оборот [мм/об] fmin минутная подача (скорость подачи [мм/мин] R. теоретическое значение максимальной неровности поверхности [мм] R. средняя шероховатость обработанной поверхности [мм] (о, подача за один оборот [мм/об] Ге радиус закругления вершины инструмента [мм] A сечение стружки [мм2] ‘о, подача за один оборот [мм/об] а глубина резания [мм] Kr угол в плане главной режущей кромки [°] h толщина стружки [мм] vc скорость резания [м/мин] fmm минутная подача (скорость подачи [мм/мин] Q снятый объем материала [см3/мин] за единицу времени Pc потребляемая мощность [КВт] ap глубина резания [мм] fot подача [мм/об] c постоянная Кте [1] kc удельное сопротивление резанию [МПа] kg коэффициент, включающий влияние угла у0 [1] n эффективность станка (как правило = 0,75 [1] x коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала [1] материал сталь чугун Al коэффициент х 20 25 100 PRAMET 379

809 Каталог WALTER 2013 Дополнение к общему Стр.H-5

Основные формулы токаря Расчет частоты вращения шпинделя металлорежущего станка Скорость резания при токарной обработке Производительность металлообработки Удельный съё

Основные формулы токаря Расчет частоты вращения шпинделя металлорежущего станка Скорость резания при токарной обработке Производительность металлообработки Удельный съём материала Поперечное сечение стружки Общая техническая информация Формулы для токарной обработки Walter Частота вращения vc х 1000 min1 Dc х7Е J Скорость резания Dc хх n vR = 1000 m/min Подача Vf = n x f mm/min Удельный съём материала Q = vcxapxf cm3/min Поперечное сечение стружки A=hxb = apxf mm2 Ширина стружки, толщина стружки ап b = mml h = f х sinK mm siriK 1 1 Основная сила резания Fc = Ax kci.1 xh-«10 N Мощность привода Pmot = 1СГС- kW 60000 x ri Время обработки th = f X n min Глубина профиля, шероховатость Rmax — g x r x 1000 pn n Частота вращения мин-1 Dc Диаметр заготовки мм Vc Скорость резания м/мин Vf Подача мм/мин f Подача на оборот мм Q Удельный съём материала см3/мин aP Глубина резания мм A Поперечное сечение стружки мм2 h Толщина стружки мм b Ширина стружки мм к Угол в плане Fc Сила резания N kc1.1 Удельная сила резания Н/мм2 для поперечного сечения стружки 1 мм2 mc Поправочный коэффициент для фактической kc P mot Потребляемая мощность кВт th Машинное время мин lm Длина обработки мм Rmax Высота профиля мкм r Радиус на уголках мм n КПД станка (0,75 — 0,9) mc и kc 1.1 см. таблицу на стр. H 7 в Общем каталоге Walter 2012. a p H-5

351 Пособие SANDVIK COROMANT 2009 Обработка металлов резанием Инструмент и оснастка Стр.H76

Основные формулы и определения для токарной обработки на металлообрабатывающем оборудовании Скорость резания м/мин п х Dm х n c = 1000 Частота вр

Основные формулы и определения для токарной обработки на металлообрабатывающем оборудовании Скорость резания м/мин п х Dm х n c = 1000 Частота вращения шпинделя, об/мин n = vc х 1000 п х Dm Время обработки, мин lm Tc = fn х n Скорость съёма материала, см3/мин Q = Vc х Эр х fn Потребляемая мощность, кВт P = Vc х Эр х fn х kc c = 60 х 103 S 3 х = 8 s I s S 4 со Ш s Dm Диаметр обработки мм Подача на оборот мм/об SP Глубина резания мм Скорость резания м/мин n Частота вращения шпинделя об/мин Pc Потребляемая мощность кВт 0 Скорость съёма материала см3/мин hm Средняя толщина стружки мм hex Максимальная толщина стружки мм Tc Время обработки мм lm Длина обработки мм c Удельная сила резания Н/мм2 Kr Угол в плане град H 76 SANDVIK A Формулы и определения

Расчет режимов резания при точении на токарных станках

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:

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:

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:

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.

После определения необходимой мощности рассчитывается потребная мощность станка:

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.

Режим резания при фрезеровании: расчет, определение, нормативы

Фрезерование – это далеко не самая простая операция по обработке металлов и других материалов, которая не всегда в деталях известна среднестатистическому человеку. Дело в том, что для этого процесса необходимо специальное устройство, которое называется фрезой – его можно найти на многих предприятиях, фабриках, заводах. Как происходит этот процесс? В данном случае в нем участвует режущий инструмент и заготовка. Режущим инструментом является сама фреза – она совершает вращательные движения, в отличие от самой заготовки, которая с помощью станка совершает поступательные движения по направлению к фрезе. В результате получается такой тип обработки, который сложно было бы повторить с помощью любого другого инструмента. Однако в данной статье не будет рассмотрена поверхностная информация – данный материал рассчитан на тех, кто уже более-менее знаком с процессом фрезерования. Главной и основной темой здесь будет режим резания, то есть здесь будет производится расчет и определение того, как именно должна функционировать фреза и какую насадку для нее использовать для конкретных видов металла разной твердости. Чтобы вам было легче разбираться в данных, которые будут предоставлены далее, вам сразу же стоит узнать, какие именно будут использоваться здесь понятия.

Все, что нужно знать

Итак, в каждом пункте будет указано, какой именно материал рассматривается, а также его твердость по методу Бриннеля – самому известному и распространенному из всех способов определения твердости тел. Измеряются они в HB, то есть единицах твердости Бриннеля. Далее будет определяться скорость резания, которая указывается в метрах в минуту (м/мин). Здесь вам стоит обратить особое внимание на то, что это не обороты фрезы, а именно абсолютно другой параметр. Данный параметр будет рассматриваться в нескольких примерах – если материал, который обрабатывается фрезой, не имеет никакого дополнительного покрытия, а также если фреза имеет разные типы покрытия TI-NAMITE. Ну и, конечно же, будет описан еще один очень важный параметр фрезерования – это подача на зуб. Для людей, далеких от этой сферы, данный параметр может показаться довольно необычным, но если внимательно изучить его детали, то все станет довольно просто. Итак, измеряется этот параметр в миллиметрах на зуб и определяет то, на сколько миллиметров перемещается заготовка, пока фреза поворачивается на один зуб. Из этой подачи можно высчитать и другие – например, оборотную и минутную, но именно подача на зуб является ключевым фактором. И она также будет зависеть от диаметра используемого инструмента. Что ж, все основные данные вы получили – теперь пришло время узнать, какой режим резания при фрезеровании использовать в каком отдельно взятом случае.

Стали общего применения

Итак, первый материал, который рассматривается в данной статье – это стали общего применения. Какой режим резания использовать для такого материала? В первую очередь нужно определить твердость материала. Если твердость стали составляет менее 150 единиц Бриннеля, то необходимо выставлять скорость от 150 до 210 метров в минуту в зависимости от покрытия. 150, соответственно, при полном отсутствии покрытия, а 210 – при наличии наиболее эффективного покрытия TI-NAMITE-A. Что касается подачи на зуб, то здесь все зависит, как уже было сказано ранее, от диаметра инструмента. Если его диаметр менее трех миллиметров, то подача на зуб составит от 0,012 до 0,018 миллиметров, при росте диаметра до 5 мм, подача возрастает до 0,024 мм, если диаметр увеличивается до 9 мм, то и подача возрастает до 0.050 мм, при диаметре до 14 мм подача может повыситься до 0.080 мм, ну а при максимальном диаметре в 25 миллиметров подача на зуб составит 0.18 мм. Эти данные и позволяют вам выбрать правильный режим резания. Но не забывайте, что есть и более твердые виды стали общего применения. При твердости менее 190 единиц Бриннеля скорость должна быть от 120 до 165 метров в минуту, а при твердости менее 240 единиц Бриннеля – от 90 до 125 метров в минуту. Естественно, меняется подача на зуб. Она становится меньше и в первом случае может быть от 0.01 до 0.1 миллиметра на зуб, в то время как во втором случае – от 0.008 до 0.08 миллиметра на зуб. Естественно, это не единственный материал, который используется при фрезеровании, так что стоит обратить внимание и на другие металлы.

Цементируемые стали

Режимы резания при обработке цементируемых сталей будут зависеть от твердости материала. Если она составляет менее 235 единиц Бриннеля, то и скорость резания будет соответствующей – от 100 до 140 метров в минуту. При твердости менее 285НВ показатель падает – от 80 до 110 метров в минуту. Но при этом не стоит забывать также и о подаче на зуб. В принципе, про нее можно много не говорить, потому что она не отличается от того, что вы уже видели в предыдущем пункте. В первом случае она будет иметь те же самые интервалы, что и при обработке стали общего применения твердостью менее 190НВ, а во втором – те же самые, что и при обработке стали общего применения твердостью менее 240НВ. Но при этом нельзя сказать, что подача на зуб будет идентичной, потому что к максимальному диаметру инструмента в первом случае подача составляет не 0.1, как в предыдущем примере, а 0.15. Именно поэтому расчет режимов резки и является такой сложной задачей, которую лучше всего выполнять по всем нормам и в соответствии со строгими предписаниями.

Азотируемые стали

Расчет режимов резания при обработке азотируемых сталей ничем не отличается от предыдущих случаев – только в данном случае материалы является немного более твердыми, чем прошлые, поэтому вам не стоит удивляться тому, что скорость резки здесь будет от 90 до 125 метров в минуту при менее твердой стали и от 70 до 95 метров в минуту при более твердом материале. Что касается подачи на зуб, то в первом случае здесь вполне стандартный разбег шага – от 0.008 до 0.08 миллиметров, но если металл будет обладать большим количеством единиц твердости Бриннеля, то это будет означать, что его подача снизится, причем заметно. При минимальном диаметре инструмента она составит 0.006 миллиметра, а при максимальном – 0.06 миллиметра. На данный момент это самая низкая подача на зуб, рассматриваемая в данной статье. Расчет режимов резания по данной информации проводится довольно обычно по стандартной формуле, о которой будет сказано в конце статьи.

Среднеуглеродистые стали

Среднеуглеродистые стали является очень распространенными, а самое главное – существует несколько различных уровней их твердости. И, естественно, у каждой из них будет своя скорость резки. Например, первые два типа стали имеют одинаковый показатель, если у фрезы нет покрытия – 80 метров в минуту. Но при максимальном покрытии у первого типа скорость возрастает до 110 метров в секунду, а у второго – только до 85 метров в секунду. Но при этом есть еще два типа, первый с твердостью менее 340НВ, а второй – менее 385НВ. Соответственно, у первого параметр резки будет от 50 до 70 м/мин, а у второго – от 35 до 50 м/мин. По сравнению с теми типами, что вы видели ранее, это довольно низкая скорость. Соответственно, у этих видов стали и подача на зуб не слишком высока – отдельно стоит выделить последнюю по твердости сталь, которая при минимальном диаметре инструмента имеет невероятно малую подачу, всего 0.005 миллиметра. Сразу стоит отметить, что здесь рассматривается фрезерование, а не режимы резания при точении. Как уже было сказано выше, для расчета используется формула, с которой вы ознакомитесь выше. Режимы резания при точении рассчитываются немного по иной формуле, поэтому вам не стоит пытаться применить один расчет ко всем видами работ.

Инструментальные стали

Инструментальные стали по твердости делятся на еще больше видов, чем среднеуглеродистые, поэтому режимы резания при фрезеровании инструментальной стали могут быть многочисленными. Если кратко рассказать именно об этой стали, то есть пять видов твердости: менее 230НВ, менее 285НВ, менее 340НВ, менее 395НВ и более 395НВ. Для каждого из них имеется своя скорость резки: от 90 до 125 м/мин, от 70 до 95 м/мин, от 60 до 85 м/мин, от 45 до 65 м/мин и от 30 до 40 м/мин соответственно. Собственно говоря, имя эти данные вы будете уже на полпути к восполнению всех недостающих пробелов в вычислении формулы, с помощью которой определяются режимы резания при фрезеровании. Чтобы в формуле все переменные заменились числами, вам нужно также знать диаметр инструмента (и полученные из него данные по подаче на зуб).

Как выбрать режим?

Выбор режимов резания производится довольно просто – на каждой фрезе имеется переключатель, который позволят вам контролировать скорость вращения режущего инструмента. С помощью этого маленького переключателя вы можете задать примерное значение оборотов в минуту, и тогда ваш станок будет работать именно на этом уровне. Собственно говоря, это и является режимом резания, но такой простой процесс имеет за собой большое количество расчетов, о которых речь пойдет далее. Дело в том, что определение скорость вращения режущего инструмента фрезы должно быть максимально точным, и редко когда у вас есть достаточно времени и материала, чтобы подбирать режимы резания металла наугад. Именно для этого и существует теория, которую необходимо использовать перед практическим применением.

Формула скорости резания

Очень важно соблюдать нормативы режимов резания, так как дело здесь не только в том, что вы потратите очень много времени, а что еще хуже – очень много материала на подбор нужного режима вслепую. Это также может быть небезопасно. Поэтому лучше всего руководствоваться теоретическими знаниями в первую очередь. Итак, сейчас вы узнаете формулу, по которой высчитывается режим для конкретного металла. То, как ее можно применять на практике, будет описано ниже. Сама формула предполагает, что скорость, выражаемая в метрах в минуту, умножается на переводной коэффициент 1000, а результат делится на произведение числа «пи», умноженного на диаметр фрезы. Это все необходимые вам элементы режима резания, чтобы высчитать скорость вращения фрезы.

Упрощенная формула

Нет смысла проводить два умножения, когда вы знаете, что число «пи» является цифрой без каких-либо переменных. Изначально принято сокращать 1000 и 3.14, чтобы получить 318. 318 умножается на скорость, а затем полученные результат делится на диаметр фрезы. Вот и все, эта формула уже гораздо проще, чем предыдущая, и именно с ее помощью чаще всего производится определение режима резания.

Расчет

В таком материале невозможно обойтись без примера. Что ж, для примера можно взять сталь общего применения с твердостью менее 150НВ и фрезу с покрытием TI-NAMITE и диаметром 10 миллиметров. Итак, сначала необходимо свериться с данными, которые были описаны в статье выше – при таких показателях скорость резания составит 175 м/мин, поэтому вам нужно умножить 318 на 175, получится 55650. Теперь это нужно разделить на диаметр фрезы, то есть 10 – получается 5565. Именно это и есть искомое значение. Теперь вам нужно выставить его на вашем станке, а если конкретно такое значение выставить невозможно, то рекомендуется взять немного меньшее.

Каталог иностранного инструмента

Если вы пользуетесь отечественной фрезой, то, вероятнее всего, вы сможете без труда отыскать необходимые данные по определению режима резания. Если же у вас имеется иностранный образец, то у вас могут возникнуть определенные проблемы. Именно поэтому при покупке иностранного фрезеровочного станка крайне необходимо попросить каталог со всеми необходимыми пояснениями, которые вы сможете затем использовать как теоретическую базу при работе со станком.

Специальные графики

Настоящим спасениям являются графики, которые составляются для более быстрого и удобного определения режима резания. Что представляет собой такой график? Это набор прямых линий разного цвета, которые находятся между двумя осями – одна из них показывает скорость, то есть величину, которая вам известна, так как вы знаете, какой материал вы обрабатываете, а вторая – количество оборотов в минуту, которое будет совершать ваша фреза, то есть, проще говоря, режим ее работы. Почему линии разного цвета? Если вы не забыли, то количество оборотов фрезы в минуту невозможно высчитать только по скорости резания – вам нужен еще и диаметр инструмента, и каждый цвет отвечает за свой диаметр.

Как пользоваться графиком?

Все, что от вас требуется – это отыскать в таблице диаметр вашего инструмента и выбрать прямую нужного цвета на графике. Затем вам нужно определить скорость и провести прямую от оси y, то есть той оси, на которой указаны значения данного параметра. От места пересечения вашей линии с прямой выбранного вами цвета необходимо провести прямую к оси x, чтобы узнать уже точное количество оборотов в минуту.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector