Установление режимов резания аналитическим методом

При выборе режимов обработки необходимо придерживаться определенного порядка, т.е. при назначении и расчете режима обработки учитывают тип и размеры режущего инструмента, материал его режущей части, материала и состояние заготовки, тип оборудования и его состояние. Следует помнить, что элементы режимов обработки находятся во взаимной функциональной зависимости, устанавливаемой эмпирическими формулами.

При расчете режимов резания сначала устанавливают глубину резания в миллиметрах. Глубину резания назначают, по возможности, наибольшую, в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обрабатываемой поверхности и технических требований на изготовление детали. После установления глубины резания устанавливается подача станка. Подачу назначают максимально возможную, с учетом погрешности и жесткости технологической системы, мощности привода станка, степени точности и качества обрабатываемой поверхности, по нормативным таблицам и согласовывают с паспортными данными станка. От правильно установленной подачи во многом зависит качество обработки и производительность труда. Для черновых технологических операций назначают максимально допускаемую подачу.

После установления глубины резания и подачи определяют скорость резания по эмпирическим формулам или по нормативам с учетом жесткости технологической системы.

Пример. Определить продольную подачу токарно-винторезного станка 16К20 при z_ст = 42; s_т = 0,25 мм/об ; s_{max ст} =4,16 мм/об; s_minст=0,07 мм/об.

Определим ступень подачи станка: z_ст.р. = 42 – 1 = 41.

Определим расчетный диапазон регулирования подач станка

= s_{max ст}/s_minст = 4,16/0,07 = 59,42.

Диапазон регулирования по станку составляет j = 1,06.

Определим расчетный диапазон регулирования подач станка

j_расч = s_табл/s_minст = 0,25/0,07 = 3,57.

Определим подачу станка

S_ст = s_{min ст}×j_табл = 0,07×3,35 = 0,2345 = 0,23 мм/об.

При выборе подачи на черновую обработку необходимо проверить прочность державки резца и пластинки из твердого сплава.

Прочность державки резца проверяют расчетом на изгиб:

Р_z < Hp×B ×(s_И)/6×1_р,

где Р_z – тангенциальная сила резания, Н; Н_р-высота державки резца, мм; В_р-ширина державки резца, мм; (s_и) – допускаемое напряжение на изгиб, МПа; 1_р - вылет головки резца при закреплении, мм.

Составляющая силы резания:

Р_z=С_рt^xsⁿK_p,

где С_р - постоянная для данных условий резания; х, n - показатели степени; К_р – поправочный коэффициент:

К_р=К_м.рК_gрК_lрК_zрК_jр ,

где К_м.р - поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических свойств конструкционных сталей, если механические свойства обрабатываемого материала отличаются от приведенных в таблице, то вводится поправочный коэффициент К_м.р; К_gр, К_lр, К_zр, К_jр – коэффициенты, учитывающие геометрические параметры режущей части резца.

При наружном продольном точении скорость резания:

V= ,

где C_v - постоянная для скорости резания; Т – среднее значение стойкости резца, мин ; m, х, у – показатели степени; К_v - общий поправочный коэффициент на скорость резания:

К_v=К_мvК_пvК_иvК_jvК_j1vК_zvК_qv,

где К_мv - качество обрабатываемого материала; К_пv- состояние поверхности заготовки; К_иv - материал режущей части инструмента; К_jv; К_j1v; К_zv; К_qv –параметры инструмента.

Качество обрабатываемого материала определяется по формулам в зависимости от материала режущей части инструмента и обрабатываемого материала. Значение указанных коэффициентов приведены в учебной и справочной литературе.

Ширина прямоугольного сечения державки резца при условии, что Н_р = 1,6 В_р :

В_р= ,

где s_и – напряжение на изгиб, МПа.

Диаметр резца круглого сечения:

d_р= .

После расчета сечений резца принимаются размеры по ГОСТам на токарные резцы с ближайшими размерами по сечению и дополнительно производится проверка прочности и жесткости державки резца по формулам.

При максимальной нагрузке на прочность резца:

Р_zдоп = (В_рН²_р s_и)/6×l_p;

При максимальной нагрузке допускаемая жесткость резца:

Р_zжест = (f3EI)/l ,

где f - допускаемая стрела прогиба резца, мм (при предварительном точении f =0,1 мм; при чистовом f=0,05 мм); Е – модуль упругости материала державки резца, Н/м (для углеродистых конструкционных сталей Е = 200000…220000 Н/м²; I - момент инерции, м⁴ (для прямоугольного сечения державки резца

I = В_рН³_р/12, а для круглого - I = 0,05 d⁴_p; d_р - диаметр державки резца).

Учитывая расчетные данные, корректируется подача по паспорту принятого станка.

Частота вращения шпинделя станка (мин^-1):

n_p = (1000×V)/pD

Ее значение корректируют по паспорту данного станка.

После установления частоты вращения шпинделя станка определяют действительную скорость резания (м/мин):

V_д = (pDn_ст)/1000

Мощность (кВт), затрачиваемая на процесс резания:

N_рез = P_zV_д/ 1020×60

Следует проверить достаточность мощности привода станка, для выполнения условия: N £ N_шп.

Мощность на шпинделе станка: N_шп = N_рез/h,

где h - КПД привода главного движения станка.

В зависимости от методов обработки расчет параметров режимов резания может изменяться.

Таблица 26. Длина подвода и перебега инструмента

Таблица 27. Длина врезания l₂ режущего инструмента при точении

Эскиз метода обработки	Угол в плане	l2, мм, при глубине резания t, мм
	70-75
	45 - 90
	70-75

Таблица 28. Длина подвода, врезания и перебега инструмента при сверлении, зенкеровании, развертывании, мм

Длину подвода режущего инструмента l₁ к обрабатываемой поверхности заготовки для инструментов продольных суппортов одношпиндельных автоматов принимают равной 1,0 … 1,5 мм, для многошпиндельных 1,5 … 2,0 мм, а для поперечных суппортов 0,5 … 1,0 мм.

Перебег режущего инструмента, который учитывается по условиям обработки, принимают равным длине подвода инструмента. Длину подвода и перебега режущего инструмента при точении выбирают по нормативным таблицам. Длину врезания назначают по нормативным данным, рассчитывают по формулам в зависимости от конструктивных элементов режущего инструмента или методов обработки.

Таблица 29. Длина подвода, врезания и перебега инструмента при фрезеровании и шлицефрезеровании цилиндрических колес червячными фрезами