Скорости резания, допускаемые станками и инструментом, в м/мин

При проектном расчете режимов резания для универсальных станков в качестве исходного материала следует выбирать: малоуглеродистую сталь НВ £ 170, s_в £ 60 × 10⁷ МПа (при определении V_max) и высокопрочную легированную сталь НВ ³ 170, s_в ³ 75 × 10⁷ МПа (при определении V_min); размеры заготовки (в виде поковки пли проката) – максимально допустимые на проектируемый станок; припуски на механическую обработку. При выборе в качестве исходного материала жаропрочных, нержавеющих сталей и сплавов, неметаллических материалов следует учитывать коэффициенты их обрабатываемости, оптимально допустимые скорости резания и подачи.

При выборе характеристик режущего инструмента на проектируемый станок следует учитывать: геометрические параметры и тип инструмента, размеры сечения стержней и державок по нормативным данным и стандартам, материал режущей части, вид обработки (черновая или чистовая), жесткость системы «станок – деталь – инструмент» и другие условия резания. При проектировании универсальных станков должны быть выявлены все инструменты, которые могут применяться на нем. Если станок специальный или специализированный, то выбор инструментов определяется выполняемыми на нем операциями.

При выборе предельных значений режимов резания (V, s) следует учитывать особенности одноинструментной, многоинструментной обработки и степень автоматизации проектируемого станка. Режимы резания для универсальных станков выбирают на основе анализа технологических процессов обработки типовых деталей из материалов с различными физико-механическими свойствами, с учетом совершенствования режущего инструмента и прогресса технологии механической обработки.

При выборе режимов резания для многоинструментной обработки следует исходить из условия установления периодов стойкости инструментов, обеспечивающих экономическую рентабельность режима работы проектируемого станка, т.е. из условия наибольшей производительности или наименьшей себестоимости обработки.

Исходными данными для расчета режимов резания и времени обработки на агрегатных станках и автоматических линиях служат: производительность, коэффициент использования автоматического оборудования и ритм работы автоматической линии и агрегатного станка.

На основе изложенного далее приводится общая методика определения предельных значений скоростей резания V_max и V_min и подач s_max и s_min с учетом особенностей отдельных типов станков. В общем случае при определении режимов резания следует пользоваться эмпирическими зависимостями и табличными данными.

Станки с вращательным главным движением. К этой группе относятся токарные, револьверные, карусельные, сверлильные, фрезерные, расточные, шлифовальные, полировальные, заточные и разрезные станки.

Для определения основных технических характеристик станка вначале находятся предельные частоты вращения шпинделя, а затем промежуточные.

Предельные частоты вращения шпинделя n_max и n_min определяются по формулам:

;

,

где V_max и V_min – предельные скорости резания, м/мин; d_max и d_min – предельные диаметры обработки (или инструментов), мм.

При определении n_max и n_min универсальных станков вместо d_max и d_min в формулы подставляют расчетные значения d_{max расч} и d_{min расч}.

Предельные скорости резания выбираются в соответствии с рекомендациями, изложенными в справочной литературе. Максимальный диаметр обработки (или инструмента) по некоторым группам станков регламентируется соответствующими ГОСТами. Для специальных станков, а в некоторых случаях и для специализированных, диаметры принимаются исходя из фактических размеров обрабатываемых деталей.

Для выбора промежуточных частот вращения шпинделя требуется определить диапазон регулирования частот вращения, знаменатель ряда j_n и число ступеней скорости z _n.

Отношение предельных значений частот вращения называется диапазоном регулирования, т.е.

.

Если в эту формулу подставить значения n_max и n_min, то получим

,

где

и .

Отсюда следует, что диапазон регулирования частот вращения шпинделя зависит только от отношений предельных скоростей резания и предельных диаметров обработки. Учитывая возможное совершенствование режущих инструментов и технологии обработки, значение R_n для проектируемого станка увеличивают примерно на 25%, соответственно изменяя верхний предел n_max. Знаменатель ряда , а . Промежуточные значения частот вращения шпинделя принято располагать по закону геометрической прогрессии.

Величины подач в металлорежущих станках в зависимости от требований, предъявляемых к механизму подачи, могут регулироваться в широком диапазоне как ступенчато, так и бесступенчато.

Цепи подачи могут приводиться от общего с цепью главного движения (например, в случае необходимости получения так называемой оборотной подачи, или на токарно-винторезных станках при нарезании резьбы, когда за каждый оборот шпинделя резец должен переместиться точно на шаг резьбы) и от самостоятельного источника движения. Это надо учитывать при разработке кинематической схемы и определении основных технических характеристик станка.

Рекомендуется располагать подачи по геометрическому ряду. В этом случае формулы для определения диапазона регулирования подач R_s, знаменателя ряда подач j_s, числа ступеней подачи z_s подобны соответствующим формулам для цепи главного движения, т.е.

, , ,

где s_max и s_min – предельные значения подачи, которые выбираются из соответствующих нормативов в зависимости от вида обработки.

Значения знаменателя ряда подач j_s и величины подач s берутся из нормативных справочников. Вычисленное по формулам число ступеней z_s округляется до целого числа, а знаменатель ряда j_s – до ближайшего нормализованного значения. Соответственно изменяется и диапазон регулирования R_s. При выборе значений j_s и z_s руководствуются в основном теми же правилами, что и для цепей главного движения. Отклонение фактических значений подач от выбранных нормальных допускается в пределах ±10 (j – 1)%.

В станках с периодической подачей (продольно-строгальные, поперечно-строгальные, долбежные и др.), когда она осуществляется от храпового механизма, подачи располагаются по арифметическому ряду. Из свойств арифметического ряда следует, что

; ;

…

.

В этих выражениях С – разность арифметического ряда. Она определяется по формуле

,

где – максимальная подача; – минимальная подача; z_s – число ступеней подачи.

Зная предельные значения подач s_max и s_min и выбрав число ступеней подачи z_s, по формуле можно определить разность арифметического ряда С и затем все промежуточные значения подачи.

К цепям подач токарно-винторезных станков предъявляется дополнительное требование обеспечения возможности точного получения нужного соотношения скоростей вращательного движения заготовки и поступательного перемещения инструмента. Это соотношение должно быть пропорционально шагу нарезаемых резьб.

Шаги резьб образуют ряд, близкий к арифметическому. В этом случае цепь подач строится в соответствии с номенклатурой резьб, нарезаемых на станке. Шаги резьб вписывают в определенной последовательности в таблицу и затем разрабатывают кинематическую схему и конструкцию коробки, обеспечивающие требуемые скорости перемещения инструмента.

В станках с настройкой цепи подач сменными колесами (автоматы, полуавтоматы, специальные станки) подачи располагают обычно по геометрическому ряду. Оптимальные подачи устанавливают при помощи сменных колес, которые конструктор предусматривает при проектировании станка. Если в эксплуатационных условиях возникает необходимость получить другие величины подач, то изготавливают новые сменные колеса. Настройка кинематической цепи при помощи сменных колес позволяет получить любой закон изменения передаточных отношений.

При бесступенчатом регулировании подач (электрическом, механическом, гидравлическом) определяются предельные подачи, и в зависимости от диапазона регулирования R_s выбирают тип привода. В табл. 2.2 приведены наиболее распространенные значения R_s и z_s для станков различных типов.

Таблица 2.2

Значения R_s и z_s