14. Определение режимов обработки

Определение режимов резания осуществляется табличным методом по общемашиностроительным нормативам режимов резания, разработанных на основе практического опыта для различных видов обработки, материалов и инструмента [32] и расчетно-аналитическим методом [41, 42].

1. Расчет режимов обработки

В расчетно-аналитическом методе, приведенном в [42], режимы резания получены для оптимальной геометрии и материала режущей части инструмента. Режимы резания выбирают в следующей последовательности: глубина резания, подача и скорость резания.

Глубина резания (t) определение для каждого вида (перехода) обработки. При обработке приближенно можно принять глубину резания величине припуска на сторону. Для чернового точения диаметров 30-60 мм t 0,5 2,0 мм, для чистового точения - t 0,3 0,7 мм. Значения глубины резания записываются в тетради и заносятся в графу «Номер перехода» и «Глубина резания» на экране компьютера.

Подача резания (S) определение для каждого перехода обработки по нормативным таблицам в зависимости от диаметра и длины обрабатываемой поверхности d, L; размеров поперечного сечения державки резца ( ), глубины резания. Номер перехода, подача и размеры державки регистрируются.

Размер державки резца, мм: от 16х25 до 25х25 при диаметре детали до 40 мм; от 16x25 до 25х40 при диаметре от 40 до 400; от 20х30 до 40х60 мм при диаметре от400 до 600 мм. Подачу S назначают максимально допустимой при ограничениях по шероховатости; жесткости технологической системы; мощности главного привода (табл. 15.1).

Для чистового точения подачи выбираются в зависимости от требуемого параметра шероховатости Ra, радиуса вершины резца r и других параметров по табл. 15.2.

Таблица 15.1

Подача S при глубине резания и диаметре вала из стали конструкционной, углеродистой, легированной и жаропрочной 1

D, мм	, мм	Подача S, мм/об, при глубине резания (t), мм
		До 1	От 1 до 3	От 3 до 5
<20	16 25	0,15-0,20	0,30-0,40	-
20 40	16 25 25 25	0,2-0,25 0,25-0,4	0,40-0,50 0,50-0,80	0,30-0,40 0,40-0,60
40 60	16 25 25 40	0,25-0,45 0,30-0,55	0,50-0,90 0,60-1,10	0,40-0,80 0,50-1,00
60 100	16 25 25 40	0,30-0,60 0,35-0,65	0,60-1,20 0,70-1,40	0,50-1,10 0,50-1,20
100 400	16 25 25 40	0,40-0,70 0,45-0,80	0,80-1,30 0,90-1,40	0,70-1,20 0,80-1,30

Примечания. Обозначения: D - номинальный диаметр вала, мм: - ширина и высота державки резца, мм.

Нижние значения подач в табл. 15.2 соответствуют меньшим размерам державки резца и более прочным обрабатываемым материалам, верхние значения подач – большим размерам державки резца и менее прочным обрабатываемым материалам. При обработке жаропрочных сталей и сплавов подачи свыше 1 мм/об не применять. При обработке прерывистых поверхностей и при работе с ударами табличные значения подач следует уменьшить на коэффициент 0,75-0,85. При обработке закаленных сталей табличные значения подач уменьшать, умножая на коэффициент 0,8 для стали с НRС 44-56 и на 0,5 для стали с НRС 57-62.

Подача (S) для чистового точения определяется по таблице в окне 6а, в зависимости от требуемого высотного параметра шероховатости (Rz), радиуса вершины резца r, с учетом коэффициента - обрабатываемости материала детали (смотрите методическое указание к лабораторной работы № 6).

Таблица 15.2

Подача S, мм/об, при чистовом точении в зависимости от требуемой шероховатости и радиуса вершины резца 42

Параметры шероховатости		Радиус при вершине резца r, мм
Ra	Rz	0,40	0,80	1,20	1,60	2,00
0,63		0,07	0,10	0,12	0,14	0,15
1,25		0,10	0,13	0,17	0,19	0,21
2,50		0,15	0,20	0,25	0,29	0,32
	20	0,25	0,33	0,42	0,49	0,55
	40	0,35	0,51	0,63	0,72	0,80
	80	0,47	0,66	0,83	0,94	1,04

Примечание: Подачи даны для обработки сталей с МПа; для сталей с МПа значения подач умножать на коэффициент ; для сталей с МПа значение подач умножать на коэффициент .

Таблица активизируется нажатием на клавишу «Подача для чистового точения». Номер перехода чистового точения, подача заносятся в графы на экране компьютера. Нажмите на клавишу «Запомнить данные», нажмите на клавишу «Далее». Появиться 7-е окно.

Скорость резания вычисляется по формуле

, (15.1)

с учетом стойкости режущего инструмента Т, глубины t, подачи S, прочности материала детали и инструмента, и других факторов. Среднее значение стойкости Т при одно инструментальной обработке закаленной стали 45 составляет 30-40 мин. Применение нескольких инструментов и обслуживание нескольких станков учитывается зависимостью и коэффициентами и .

Скорость резания при использования компьютерной программы (см. лабораторную работу по курсу «Технология машиностроения») вычисляется для каждого перехода. Для этого укажите в 8-м окне клавиши «№ перехода», затем нажмите «Пересчитать» и «Графики».

Для просмотра графиков нажмите на клавишу «Точение вала при консольном варианте закрепления». Проанализируйте их по критерию отжима вала и технологического допуска. Скопируйте табличную и графическую информацию необходимую для подготовки отчета нажатием на клавишу «Prt Scr SysRq» и переноса ее в файл.

Если величина отжима превышает технологический допуск, то необходимо изменить глубину, подачу, углы резца или обороты и пересчитать. Если величина отжима мала, надо увеличить глубину или подачу, для сокращения времени обработки. Можно принять, что величина отжима равна половине технологического допуска.

Таблица 15.3

Коэффициент стойкости от числа одновременно работающих инструментов 42

Число работающих инструментов	1,0	3,0	5,0	8,0	10,0	5,0
	1,0	1,7	2,0	2,5	3,0	4,0

При равномерной загрузке инструментов увеличивается в 2 раза. При загрузке инструментов с большей неравномерностью коэффициент уменьшается на 25-30%.

Значение коэффициентов , показателей степени x, y, m приведены в табл. 13 (более подробно смотрите [1, с. 269, табл. 17]).

Коэффициент обрабатываемости материала детали представлен для различных материалов в табл. 7.

Таблица 15.4

Предел прочности , твердость НВ и коэффициент обрабатываемости различных сталей 42]

Марка стали	№ вар.	, Мпа	НВ
1	2	3	4	5
Сталь 45 (закален.)	1	690	160-200	1,00
Сталь10	2	470	169-317	0,70-0,60
Сталь А20	3	495	107-248	2,00-1,70
Сталь 40Х	4	1080	116-317	0,60-0,36
30Н	5	980	116-288	1,83-1,58
65Г	6	1100	160-345	0,40-0,33
35ХГСА	7	1200	146-345	0,90-0,27
20Х2Н4А	8	1300	116-345	0,67-0,39
32ХНМ	9	1100	317-345	0,80-0,34
12Х2НВФА	10	1270	174-317	0,80-0,31
Р9Ф5	11	НВ 270	НRC63	0,47-0,17
12Х1МФ	12	800	174-235	2,00-1,80
30Х2Н2МФА	13	1300	262-263	1,40-1,20
25Х2Н4МА	14	1000	174-285	1,20-1,00
09Х16Н460	15	1850	263-462	0,60-0,30
08Х15Н24ВЧТР	19	900	212-262	0,60-0,45
122Х18Н9	20	610	145-175	1,00-0,90
12Х13	21	750	220-311	1,40-1,00
ХН35ВТЮ	22	930	262-269	0,35-0,38
ХН56ВМКЮ	23	1300	285-363	0,24-0,28
ХН67МВТЮ	24	1300	290-280	0,15-0,20
ВНЛ-3	25	1200	285-263	0,30-0,21
ЖС6-КП	26	1100	262-311	0,10-0,15
28Х3СНМФА	27	1600	450-470	0,44-0,40
ВНЛ-6	28	2000	-	0,20

Таблица 15.12

Коэффициент изменения периода стойкости в зависимости от числа одновременно обслуживаемых станков 42, табл. 8

Число обслужива- емых станков	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0
	1,0	1,4	1,9	2,2	2,6	2,8

Таблица 15.13

Значение и показателей x, y, m в формуле скорости резания при точении для стали 42

Вид точения	Материал инстру- мента	Подача, мм		Показатель степени
				x	y	m
Наружное продольное	Типа Т15К6		420	0,15	0,20	0,20
		0,3<S<0,7	350	0,15	0,35	0,20
		0,7<S<1,2	340	0,15	0,45	0,20
		1,2<S<1,5	292	0,15	0,30	0,18
Наружное продольное	Типа ВК4		317 215	0,14 0,14	0,17 0,19	0,16 0,18

Более точно коэффициент можно определить с учетом состояния обрабатываемой поверхности и материал инструмента

, (15.3)

где - коэффициент, учитывающий состояния обрабатываемой поверхности (табл. 13) [1, с. 263, табл. 5]);

- коэффициент, учитывающий материал инструмента (табл. 15.14).

Таблица 15.14

Поправочный коэффициент , учитывающий влияние состояние поверхности заготовки на скорость резания [42, табл. 5]

Состояние поверхности заготовки
Без корки	С коркой
	Про-кат	Поко-вка	Стальные и чугунные отливки при корке		Медные и алюминиевые сплавы
			норма-льной	Сильно загряз- ненной
1,0	0,9	0,8	0,8-0,85	0,5-0,6	0,9

Таблица 15.15

Поправочный коэффициент учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания [42, с. 263, табл. 6]

Материал детали	Значения коэффициента в зависимости от инструментального материала
Сталь конструкционная	Т5К12В 0,35	Т5К10 0,65	Т14К8 0,8	Т15К6 1,00	Т15К6 1,15	Т30К4 1,4	ВК8 0,4
Корроз. стойкая, жарпроч-ная стали	ВК8 1,0	Т5К10 1,4	Т15К6 1,9	Р18 0,3	-
Сталь закаленная	HRC 35-50				HRC 51-62
	Т15К6 1,0	Т30К4 1,25	ВК6 0,85	ВК8 0,83	ВК4 1,0	ВК6 0,92	ВК8 0,74

Вычисляем обороты для каждого перехода

, об/мин. (15.4)

где V – скорость м/мин;

D – диаметр обрабатываемый, мм.

После окончательного выбора оборудования необходимо уточнить наличие расчетных оборотов с паспортными данными станков и при необходимости скорректировать расчетные обороты и скорость резания.

Вычисление сил резания. Составляющие сил резания и суммарная сила резания вычисляются для каждого перехода. Тангенциальная составляющая сил резания , радиальная и осевая определяются известной зависимостью [42, с. 271]

. (15.5)

Рис. 15.1. Схема сил резания при наружном точении

В формуле (15.5) , x, y, n – коэффициент и показатели степени определяются отдельно для , и (табл. 16) [1, с. 273 табл. 22]; t – глубина резания, мм; S – подача, мм/об; V – скорость резания (м/мин), определенная ранее в 2.7.

Поправочный коэффициент

, (15.6)

где - учитывает материал заготовки (табл. 18) [1, с. 264 табл. 9]);

- учитывает главный угол в плане , - учитывает передний угол , - учитывает угол наклона главного лезвия , - учитывает радиус при вершине (табл. 18) [42, с. 275 табл. 23]).

Таблица 15.16

Значение коэффициента и показателем степени x, y, n в формуле сил резания [42]

стали, МПа	Коэффициент и показатели степени.
	тангенц.				радиал.				осевой.
		x	y	n		x	y	n		x	y	n
750	300	1,0	0,75	- 0,15	243	0,9	0,6	- 0,3	339	1,0	0,5	- 0,4

Таблица 15.17

Значение коэффициента для конструкционных сталей детали в формуле сил резания

стали, МПа	Расчетная формула	Материал инструмента	Коэф. n
		Твердый сплав	0,65
		Быстрорежущий	0,35
		Твердый сплав	0,95
		Быстрорежущий	0,65

Уточняется влияние материала и углов резца на режимы резания. Для этого для каждого перехода определить и занести в ячейку: номер перехода, материал режущей части резца, значения главного угла в плане резца и коэффициент Передний угла резца и коэффициент , угла наклона главного лезвия резца ° и коэффициент , радиус при вершине резца r и коэффициент .

Таблица 15.18

Поправочные коэффициенты, учитывающие угловые параметры твердосплавного резца при точении стали и чугуна в формуле сил резания [42]

Параметры			Поправочные коэффициенты
Параметр	Вели-чина	Коэф-фици-ент	для составляющих сил:
			тангенциальной	радиаль-ной	осевой
Главный угол в плане	30		1,08	1,30	0,78
	45		1,00	1,00	1,00
	60		0,94	0,77	1,11
	90		0,89	0,50	1,17
Передний угол	-15		1,25	2,00	2,00
	0		1,10	1,40	1,40
	10		1,00	1,00	1,00
Угол наклона главного лезвия	-5		1,00	0,75	1,07
	0		1,00	1,00	1,00
	5		1,00	1,25	0,85
	15		1,00	1,70	0,65

При расчете на компьютере (лабораторная работа №6) для просмотра и уточнения расположения углов резца активизируйте «Угловые параметры резца», окно 7. Эти параметры определяются для трех составляющих сил резания: осевой , направленной вдоль продольной подачи резца; радиальной направленной вдоль поперечной подачи; тангенциальной направленной по касательной к обрабатываемой поверхности. Нажмите на клавишу «Запомнить данные». Поправочные коэффициенты, влияния углов резца на скорость резания представлены в табл. 15.19: главный угол в плане - ; вспомогательный угол - ; радиус вершины резца - ; коэффициенты , , - учитывают влияние угла в плане , вспомогательного угла - и радиуса вершины резца на скорость резания.

Таблица 15.19

Поправочные коэффициенты, учитывающие влияние углов резца на скорость резания [42]

Угол		Угол		Радиус , мм
20	1,4	10	1,0	1	0,94
30	1,2	15	0,97	2	1,0
45	1,0	20	0,94	3	1,03
60	0,9	30	0,91	-	-
75	0,8	45	0,87	5	1,13
90	0,7	-	-	-	-