Лабораторный практикум по дисциплине «Резание материалов» (стр. 9 )

Значения угла j1 в зависимости от условий обработки

Условия обработки	j1,°
Обточка на проход быстрорежущими резцами	5–10
Обточка на проход твердосплавными резцами	15
Обточка с врезанием	15–30
Расточка, подрезка твердосплавными резцами	20
Прорезка, отрезка немерных заготовок	1–2
Прорезка мерных пазов	1

8.4. Методика определения режима резания при точении

Существуют несколько методов выбора режима резания: табличный, аналитический, графоаналитический, машинный с использованием компьютера и специальных программ расчета.

При табличном методе обычно используют нормативы режимов резания.

Порядок выбора режима обработки

1.  Исходя из заданного припуска на обработку, назначают глубину резания. Если припуск велик, назначают несколько проходов и соответствующие глубины резания для каждого прохода. При точении цилиндрической поверхности глубину резания определяют по формуле 8.1.

(8.1)

где D – диаметр заготовки, мм; d – диаметр детали, мм.

При черновой обработке, когда необходимо получить поверхность с шероховатостью Rz > 40 мкм, весь припуск следует снимать за один проход.

Для получения поверхности с шероховатостью Rz = 40–10 мкм припуск, не превышающий 2 мм, следует снимать за один проход. Если припуск превышает 2 мм, то обработку производят в два перехода. При этом глубина резания для второго перехода t2 = 0,5–1 мм, а для первого перехода глубина определится как t1 = D–t2.

При чистовой обработке с шероховатостью Rz = 10–6,3 мкм глубина резания для последнего перехода принимается равной 0,1–0,5 мм. Если припуск превышает 0,5 мм, то обработку производят в два и даже в три перехода: t3 = 0,1 – 0,5 мм, t2 = 0,5 – 1 мм, t1 = D – t2 – t3 мм.

2.  Выбирают технологически допустимую подачу по следующим ограничениям:

Sшер. – по требуемой чертежом шероховатости обработанной поверхности детали;

Sжест. – по жесткости обрабатываемой детали, которая особенно важна при обработке валов с отношением длины вала к диаметру более 10;

Sпр. р. – по прочности резца на изгиб.

Наименьшая из трех подач Sшер., Sжест., Sпр. р. является технологически допустимой ST.

3. По таблицам, в зависимости от найденного значения ST и назначенной глубины резания t, выбирают скорость резания v и частоту вращения заготовки или инструмента n.

4. По найденным значениям n и ST находят скорость резания и эффективную мощность, затрачиваемую на резание Np, по которой определяют мощность станка:

Рм = Np /hст, (8.2)

где Рм – мощность электродвигателя станка; hст – КПД механизма главного привода станка (приводится в паспорте металлорежущего станка); ориентировочно можно принять hст » 0,7–0,9.

Табличный метод рекомендуется использовать в производственных условиях при отсутствии вычислительной техники, в проектных организациях – при проектировании новых технологий (если к готовой продукции не предъявляются высокие эксплуатационные требования).

При аналитическом методе последовательность выбора режима аналогична табличному, однако необходимо отметить следующие особенности в порядке определения режима резания.

1. Расчет подачи Sшер., определяемой шероховатостью обработанной детали:

, (8.3)

где k0, k1…k7 – коэффициенты, характеризующие обрабатываемый и инструментальный материалы (приведены в справочниках для различных марок обрабатываемых и инструментальных материалов); Ra – среднеарифметическое отклонение профиля шероховатости; t – глубина резания; r – радиус при вершине резца в плане; HB – твердость обрабатываемого материала; j и j1 – главный и вспомогательный углы в плане соответственно.

2. Расчет подачи, допускаемой прочностью резца:

, (8.4)

где l – вылет резца (в данном случае может быть рассчитан как l = (1…1,5)H); [sи] – допускаемое напряжение на изгиб материала державки резца; CPz, xPz, yPz – величины, зависящие от свойств обрабатываемого материала (sВ, НВ), рода обрабатываемого материала (сталь, чугун, бронза и т. д.), геометрии режущего инструмента, вида охлаждения; B и H – ширина и высота державки резца соответственно.

3. Расчет подачи, допускаемой жесткостью и точностью заготовки:

(8.5)

где f/ ­– прогиб заготовки при обработке; Е – модуль упругости материала обрабатываемой заготовки; J – момент инерции сечения заготовки (для круглых сплошных деталей J = 0,05d, где d – диаметр заготовки); l – расстояние между точками закрепления заготовки или вылет детали при креплении ее только в патроне); e – коэффициент жесткости, зависящий от способа закрепления заготовки на станке.

Допустимая величина прогиба может быть следующей:

– при черновом точении f / = 0,2…0,4 мм;

– при получистовом точении f / = 0,1 мм;

– при чистовой обработке f / = 0,2DТ (DТ – допуск на размер обрабатываемой поверхности).

При обработке на токарных станках встречаются три случая закрепления заготовки (табл. 8.5), которым соответствуют различные значения e.

Таблица 8.5

Значения коэффициента жесткости e

Способ закрепления	Значение e
В центрах	48
В патроне и центре	96
В патроне	3

4. Скорость резания при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по формуле 8.6, а при отрезании, прорезании и фасонном точении – по формуле 8.7.

(8.6)

(8.7)

где Т – период стойкости, мин; CV, x, y, m – постоянная и показатели степени (табл. 8.6); kV – поправочный коэффициент.

Поправочный коэффициент kV находится как произведение поправочных коэффициентов, учитывающих изменение условий обработки в отличие от стандартных, принятых в табл. 8.6.

kV = kmv × knv × kиv × kjv × kov. (8.8)

Поправочный коэффициент kmv определяется по формулам в табл. 8.7.

Среднее значение периода стойкости при одноинструментальной обработке равно 60 мин, для фасонного точения – 120 мин, для точения резцами с дополнительным лезвием – 30–45 мин.

Поправочный коэффициент knv определяется по табл. 8.8.

Таблица 8.6

Значения коэффициента Cv и показателей степени в формулах скорости резания при обработке резцами

Вид обработки	Материал режущей части резца	Характеристика подачи	Коэффициент и показатели степени
Cv	x	y	m
Обработка конструкционной углеродистой стали, sВ = 750 МПа
Наружное продольное точение проходными резцами	Т15К6	S до 0,3	420	0,15	0,20	0,20
S св. 0,3 до 0,7	350	0,35
S > 0,7	340	0,45
Отрезание	Т5К10	–	47	–	0,8	0,2
Обработка серого чугуна, НВ 190
Наружное продольное точение проходными резцами	ВК6	S £ 0,40	292	0,15	0,20	0,20
S > 0,4	243	0,40
Отрезание	ВК6	–	68,5	–	0,40	0,20
Обработка ковкого чугуна, НВ 150
Наружное продольное точение проходными резцами	ВК8	S £ 0,40	317	0,15	0,20	0,20
S > 0,4	215	0,15	0,45	0,20
Отрезание	ВК6	–	86	–	0,4	0,2

Таблица 8.7

Поправочный коэффициент kmv, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания

Обрабатываемый материал	Расчетная формула
Сталь
Серый чугун
Ковкий чугун

Таблица 8.8

Поправочный коэффициент knv, учитывающий влияние состояния

поверхности заготовки на скорость резания

Состояние поверхности заготовки
Без корки	С коркой
Прокат	Поковка	Стальные и чугунные отливки при корке	Медные и алюминиевые сплавы
нормальной	сильно загрязненной
1,0	0,9	0,8	0,8–0,85	0,5–0,6	0,9

Таблица 8.9

Значение коэффициента кг и показателя степени nv в формуле для расчета коэффициента обрабатываемости стали kmv

Обрабатываемый материал	Коэффициент кг для материала инструмента	Показатель степени nV при обработке резцами
Из быстрорежущей стали	Из твердого сплава	Из быстрорежущей стали	Из твердого сплава
Сталь: углеродистая (С £ 0,6 %), sВ, МПа: < 450 450–550 > 550	1,0	1,0	-1,0	1,0
1,0	1,0	1,75
1,0	1,0	1,75
хромистая	0,85	0,95	1,75	1,0
углеродистая (С > 0,6 %), хромоникелевая, хромомолибденованадиевая	0,8	0,9	1,5
хромомарганцовистая	0,7	0,8	1,25
хромованадиевая	0,85	0,8	1,25
марганцовистая	0,75	0,9	1,5
хромоникель-вольфрамовая	0,8	0,85	1,25
хромомолибденовая	0,75	0,8	1,25
хромоалюминиевая	0,75	0,8	1,25
хромоникель-ванадиевая	0,75	0,85	1,25
быстрорежущие	0,6	0,7	1,25
Чугун: серый ковкий	-	-	1,7	1,25
-	-	1,7	1,25

Поправочный коэффициент kиv определяется по табл. 8.10.