Формулы и параметры при расчете режимов резания

Расчет режимов резания при долблении

Методика расчета режимов резания при долблении

            Режимы резания при долблении рассчитываются аналогично токарным работам, но при введении коэффициента Ку=0,6, учитывающего ударную нагрузку.

Подачи при черновой и чистовой обработке выбирать по таб.1. Подачи заведомо снижены, учитывая недостаточную жесткость системы и высокую вероятность возникновения вибраций при резании. При чистовой обработке радиус при вершине резца выбирать не меньше 2 мм, вылет резца минимальный.

Черновая обработка	Чистовая обработка
s=0.8 мм/об s=0.6 мм/об s=0.4 мм/об	s=0.30 мм/об (Ra=6.3) s=0.23 мм/об (Ra=3.2) s=0.11 мм/об (Ra=1.6)

Таблица 1

            Подачу корректировать коэффициентом K_lsв зависимости от вылета резца l (таблица 2) и коэффициентом K φs в зависимости от главного угла в плане (таблица 3).

lH до (l-вылет H-высота державки)	1.5	2	2.5	3
Kls	1	0,7	0,5	0,4

Таблица 2

φ- главный угол в плане, град	45	60	75	90
K φs	1	0,9	0,8	0,7

            Таблица 3

            Скорость резания при долблении вычислять из возможной мощности привода главного движения станка по формуле:

v- скорость резания, м/мин

N_станка— мощность станка по паспорту, кВт

η- КПД станка по паспорту

δ- коэффициент понижения мощности при возможном износе станка δ=0.85

Cp- постоянная, влияющая на силу резания Pz при заданных условиях обработки (таблица 4)

Т- расчетная стойкость резца, мин

t- глубина резания, мм

s- подача продольная, мм/об

x,y,n- коэффициенты, зависящие от условий обработки (таблица 4)

К φv – поправочный коэффициент на скорость, зависящий от главного угла в плане (таблица 5)

Кзаг- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от качества заготовки (таблица 6)

Кинст- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от материала режущего инструмента (таблица 7)

К_матV— поправочный коэффициент на скорость, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала

(таблица 7.1)

Kφp, Kγp, Kλp, Krp-коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на силу резания (таблица 8)

К_матP— поправочный коэффициент на силу резания, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала

(таблица 8.1)

Материал обрабатываемый	Cp	x	y	n
Сталь	300	1	0,75	-0,15
Чугун серый 190 НВ	92	1	0,75
Алюминиевые сплавы	40	1	0,75
Медные сплавы	55	1	0,66

Таблица 4

Главный угол в плане φ	20	30	45	60	75	90
К φv	1,4	1,2	1,0	0,9	0,8	0,7

Таблица 5

Заготовка	Покат	Поковка, литье под давлением	Отливка (чугун)	Отливка (медные и алюмин. сплавы)
К заг	0,9	0,8	0,8	0,9

Таблица 6

Материал обрабатываемый
Сталь	Т5К12М	Т5К10	Т14К8	Т15К6	Т30К4	ВК8
0,35	0,65	0,8	1,0	1,4	0,4
Чугун серый 190 НВ	ВК8	ВК6	ВК4	ВК3
0,83	1,0	1,1	1,15
Алюминиевые и медные сплавы	Р6М5	ВК4	ВК6	9ХС	У12А
1,0	2,5	2,7	0,6	0,5

Таблица 7

Обрабатываемый материал	КматV	Показатель n
при обработке резцами из быстрореж.стали	при обработке резцами из тверд.сплава
Сталь		С ≤0.6%		-1,0	1
	1,75
	1,75
хромистаясталь	1,75
С>0.6%	1,75
Чугун серый		1,7	1,25
Медные сплавы	1	—	—
Алюминиевые сплавы	1	—	—

Таблица 7.1

Параметры	Материал режущей части	Поправочные коэффициенты
Наименование	Величина	Обозначение	Величина
Главный угол в плане φ	30	Твердый сплав	Kφp	1,08
45	1,00
60	0,94
90	0,89
30	Быстрореж. сталь	1,08
45	1,00
60	0,98
90	1,08
Передний угол γ	-15	Твердый сплав	Kγp	1,25
1,10
10	1,00
12-15	Быстрореж. сталь	1,15
20-25	1,00
Угол наклона главного лезвия λ	-5	Твердый сплав	Kλp	1,00
5
15
Радиус при вершине r, мм	0,5	Быстрореж. сталь	Krp	0,87
1,0	0,93
2,0	1,00
3,0	1,04
4,0	1,10

Таблица 8

Обрабатываемый материал	КматP	Показатель n
при обработке резцами из быстрореж.стали	при обработке резцами из тверд.сплава
Сталь			0,75	0,35
	0,75	0,75
Чугун серый		0,4	0,55
Медные сплавы	1	—	—
Алюминиевые сплавы	1	—	—

Таблица 8.1

Обсуждение методики в соответствующей теме форума ПРОМИНСТРУМЕНТ.РФ

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.

Нарезание резьбы резцами

Широко распространенным элементом деталей машин является наружная и внутренняя резьбы В машиностроении применяются крепежные резьбы с треугольным профилем, ходовые с прямоугольным и трапецеидальным профилем и конические резьбы.

Нарезание резьбы производится резцами (неподвижными и вращающимися), гребенками, плашками, резьбонарезными головками, резьбовыми фрезами и метчиками, отделочная обработка резьбы – шлифовальными кругами. Широко применяется изготовление резьбы методом пластической деформации – накатывания плашками и роликами.

Нарезание резьбы резцами

Нарезание резьбы резцами производится на токарно-винторезных станках.

Деталь, установленная в патроне или центрах, вращается, а резец, закрепленный в резцедержателе, перемещается вдоль образующей резьбы, причем эти движения строго согласованы: за один оборот детали резец перемещается на величину шага резьбы.

Движение суппорта при нарезании резьбы передается от ходового винта, который через коробку передач соединен со шпинделем (передаточное отношение равно отношению шага нарезаемой резьбы к шагу ходового винта).

Применяются плоские, тангенциальные и дисковые однопрофильные или многопрофильные (гребенки) резцы (рисунок 1). Профиль резца соответствует профилю впадины резьбы.

Для предотвращения искажения профиля резьбы обычно затачивают с передним углом, равным нулю, и устанавливают так, чтобы передняя грань находилась на высоте центров.

Подача резца производится двумя способами: перпендикулярно оси детали (рисунок 2 а), причем резец работает всем профилем, и параллельно образующей резьбы (рисунок 2б); в этом случае резец работает одной режущей кромкой.

При нарезании резьбы с крупным шагом предварительную обработку производят прорезным резцом с углом профиля, отличающимся от угла профиля резьбы на 5-10?. На токарных станках производят нарезание резьбы на длинных деталях или в тех случаях, когда резьба должна быть строго концентрична с другими поверхностями, обрабатываемыми в этой же установке.

Производительность труда при этом невысокая, так как нарезание производится в пять-десять и более проходов, много времени затрачивается на обратный ход и установку резца на размер. Кроме того, эта работа выполняется рабочими высокой квалификации и требует напряженного внимания, особенно при нарезании внутренней резьбы.

На точных станках возможно нарезание резьбы первого класса точности.

На токарных и резьбонарезных станках производится нарезание резьбы вращающимися резцами – вихревое или охватывающее нарезание. Для этого на суппорте станка устанавливают приспособление с головкой, приводимой во вращение от электродвигателя.

Головку устанавливают под углом, равным углу подъема резьбы. В головке размещены резцы для нарезания резьбы (рисунок 3). Деталь закрепляют в центрах или патроне. Скорость вращения детали меньше скорости вращения резцом.

Головка вращается с числом оборотов, обеспечивающим скорость резания 100-300 м/мин, и перемещается вместе с суппортом на величину шага резьбы за один оборот детали. Нарезание резьбы производится за один проход.

Вихревое нарезание применяется для обработки резьбы не выше второго класса точности и для предварительного нарезания крупной резьбы на длинных деталях.

Материал статьи написан на основе литературного источника «Технология производства двигателей внутреннего сгорания» М. Л. Ягудин

Фрезерование жаропрочных сплавов (HRSA)

Жаропрочные сплавы (HRSA) можно разделить на три группы: сплавы на основе никеля, железа и кобальта. Титан может быть технически чистым или входить в состав сплава. Как жаропрочные, так и титановые сплавы характеризуются плохой обрабатываемостью, в особенности после старения, что предъявляет особые требования к режущим инструментам.

Жаропрочные сплавы и титан

Фрезерование жаропрочных сплавов и титана нередко требует использования станков с высокой жёсткостью, а также с высокой мощностью и крутящим моментом при низкой частоте вращения. Образование проточин и выкрашивание кромки – это самые распространённые типы износа. Выделение большого количества тепла ограничивает скорость резания.

Рекомендации

Используйте круглые пластины для минимизации образования проточин

По возможности всегда используйте круглые пластины для усиления эффекта утончения стружки
При глубине резания менее 5 мм главный угол в плане должен составлять менее 45°

Как показывает практика, лучше всего использовать круглые пластины с положительной геометрией
Высокая точность фрезы в осевом и радиальном направлении имеет важное значение для поддержания постоянной нагрузки на зуб и стабильности процесса и позволяет избежать повреждения отдельных пластин фрезы
Рекомендуется выбирать пластины с положительной геометрией и оптимизированным округлением режущих кромок во избежание налипания стружки на выходе кромки из резания
Эффективное число зубьев, участвующих в процессе резания, должно быть максимально возможным Это обеспечит хорошую производительность при условии надлежащей стабильности. Используйте фрезы с мелким шагом

= стойкость инструмента = снижение стойкости инструмента при увеличении режимов резания 

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:

v = π×D×n/1000,

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:

n = 1000×v/π×D.

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:

t = (D-d)/2,

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:

v_ут = v_т×К1×К2×К3×К4×К5,

где v_ут — 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:

n_ут = 1000×vут/π×D.

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 v_ф:

v_ф = π×D×n_ут/1000.

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

Related Posts via Categories

Концевые фрезы с коническим хвостовиком – быстрое и удобное фрезерование
Червячная фреза как надежный инструмент для шлицевых валов
Отрезная дисковая фреза – очень прочный и устойчивый к износу инструмент
Пальчиковая фреза – причудливое название для важного предмета
Фреза коническая круглая – непростая жизнь одного инструмента
Фреза с цилиндрическим хвостовиком – требования ГОСТа к инструменту
Фрезы для торцевого фрезерования – особенности многолезвийного инструмента
Фрезерование пазов – как качественно выполнить операцию?
Токарно-фрезерные обрабатывающие центры – высокоэффективные универсальные станки
ФСШ-1А – станок для качественного фрезерования деревянных заготовок

Правила черновой обработки

Как и любая технологическая операция, черновая обработка материалов требует соблюдения определенных правил. Перечислим основные правила чернового точения:

1. При выборе глубины резания следует помнить, что ее значение не превышает 2/3 ширины режущей кромки;
2. Черновая обдирка производится в несколько этапов;
3. Обдирочным должен быть проходной резец;
4. Первый проход по длине должен составлять размер поверхности детали без учета одного миллиметра;
5. Как только произвели обдирку проходным резцом, необходимо с помощью подрезного резца поработать с торцом.

Соблюдая эти несложные правила, вы сможете произвести качественную первую обработку деталей и быть уверенными в качестве производства.

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.

Фрезерование уступов/торцевое фрезерование

Успешное фрезерование уступов/торцевое фрезерование

При фрезеровании уступов одновременно обрабатывается две поверхности, что требует периферийного фрезерования в сочетании с торцевым фрезерованием. Одно из самых важных требований — формирование уступа с углом девяносто градусов. Уступы можно фрезеровать традиционными фрезами для прямоугольных уступов, а также концевыми, длиннокромочными и трёхсторонними дисковыми фрезами. Ввиду этих многочисленных опций необходимо тщательно взвесить эксплуатационные требования, чтобы сделать оптимальный выбор.

Выбор инструмента

Фрезы для обработки уступов

Торцевые фрезы обычной конструкции для обработки уступов часто способны фрезеровать строго прямоугольные неглубокие уступы. Многие торцевые фрезы для обработки уступов универсальны и могут эффективно использоваться для изготовления отверстий. Они представляют собой хорошую альтернативу обычным торцевым фрезам при обработке поверхностей, отклоняющихся в осевом направлении, и при фрезеровании рядом с вертикальными поверхностями.

Концевые фрезы

Концевые фрезы со сменными пластинами и цельные твердосплавные концевые фрезы – хорошие решения для фрезерования уступов, где требуется геометрическая проходимость.

Длиннокромочные фрезы применяются для фрезерования более глубоких уступов.

Особенности применения

Фрезерование неглубоких уступов

Эта распространённая операция выполняется, как правило, торцевыми фрезами для обработки уступов и концевыми фрезами. При небольшой высоте уступа возможна обработка с большой радиальной глубиной резания. Зачастую такие фрезы могут заменить традиционную торцевую фрезу, особенно в условиях, когда необходимо снизить усилия резания на деталь в осевом направлении, а также если затруднен доступ к заготовке, вызванный особенностями крепежного приспособления. Фрезы для обработки уступов с увеличенным диаметром режущей части обеспечивают оптимальную геометрическую проходимость при фрезеровании глубоко расположенных небольших уступов.

Фрезерование глубоких уступов

Выполняется за несколько проходов фрезами для обработки уступов и концевыми фрезами. Для минимизации дефектов поверхности, таких как гребешки и переходные кромки между проходами, требуется высокоточная фреза, позволяющая получить строго прямоугольные уступы. Если глубина уступа меньше 75% от длины режущей кромки, уровень качества вертикальной поверхности обычно не требует дополнительной чистовой обработки.

Обработка уступа длиннокромочной фрезой за один проход

​Длиннокромочные фрезы подходят для обработки более высоких, протяженных уступов, требующих снятия большого объема металла. У них высокий показатель скорости съёма металла, и они, как правило, используются для чернового фрезерования, поскольку на обработанной поверхности образуются следы от рядов пластин.

Для этих фрез важны:

• Стабильность
• Состояние шпинделя
• Эвакуация стружки
• Закрепление инструмента
• Мощность

Радиальные силы значительны, что обусловливает сложность фрезерования уступов.

Более короткие длиннокромочные фрезы подходят для:

• обработки широких, но неглубоких уступов
• фрезерования на всю ширину паза с глубиной, равной диаметру фрезы, что может компенсировать ограничения станка

Более длинные исполнения предназначены для:

• фрезерования уступов с умеренной шириной резания
• обработки кромок на мощных, стабильных станках

Режущий инструмент при токарной обработке

Токарная работа выполняется на токарных станках при помощи резцов. Их существует огромное множество. Они классифицируются по виду обработки, по материалу, по виду конструкции. Отрезной резец – один из самых популярных. Из названия становится понятным, что он предназначен для отрезания торцов под прямым углом. Еще один наиболее популярный – расточной. Он предназначен для растачивания отверстий. Глубина резания для такого резца равна величине отгиба его рабочей части. Выбор режущего инструмента, прежде всего, зависит от требуемой операции и материала заготовки. Так, например, для чугунных изделий рекомендуется выбирать вольфрамовые резцы (ВК6М,ВК2, ВК3), для ковочных и жаропрочных сталей — титано-тантало-вольфрамовые (ТТ20К9, ТТ8К6, Т14К8). Чаще всего для обработки обычной стали используют инструмент из быстрорежущей стали (Р18,Р9) и с добавлением легирующих элементов (Р18К5Ф2, Р6МЗ, Р18Ф2). Кроме того, возможно применение резцов из углеродистой стали (У10А и У12А), однако следует учитывать, что при нагревании этого материала выше 200 °С он теряет стойкость и становится непригодным для дальнейшей работы. Режимы резания при обработке поверхностей обязательно учитывают режущий инструмент и его материал.