Выбор рациональных режимов резания при точении

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №13

Решение задач по определению режимов резания

Цель: Научить выполнять расчёты по определению рациональных режимов резания.

Оснащение: Справочные таблицы,исходные данные,чертежи деталей.

Теоретические сведения.

Режим резания, отвечающий экономической стойкости инструмента, называется рациональным. При его выборе руководствуются нормативными таблицами справочника и исходным данными; чертежом детали, родом и размерами заготовки, материалом и геометрией инструмента, паспортными сведениями о станке. Используя данные, назначают элементы режима резания в следующем порядке:

1. Глубина резания назначается с учетом величины припуска на обработку, жесткость и детали и точности обработки. При черновой обработке, желательно назначать глубину резания, соответствующую срезанию припуска за один проход. Количество проходов свыше одного следует допускать в исключительных случаях. При этом черновую обработку обычно выполняют с глубиной резания 2–5 мм;

При чистовой обработке глубину резания(t) назначают в зависимости от точности и шероховатости поверхности в пределах 0,5–2,0 мм на диаметр, а при обработке с шероховатостью поверхности менее Ra 1,25– в пределах 0,1–0,4 мм.

2. Подачу выбирают из нормативных таблиц. При черновой обработке устанавливается с учетом: - жесткости системы - прочности детали, способа ее крепления (в патроне, в центрах); - установленной глубины резания; прочности режущего инструмента.

При чистовой обработке назначение подачи зависит от: - величины шероховатости обрабатываемой поверхности. Выбранную подачу корректируют по станку принимают ближайшую из имеющихся.

3. Скорость резания соответствующую экономической стойкости инструмента назначают из нормативных таблиц в зависимости от глубины резания, подачи, материала режущей части инструмента и его геометрии, от обрабатываемого материала, вида обработки (черновая или чистовая) и, охлаждения.

Если действительные скорости резания отличаются от нормативных, выбранную скорость резания умножают на поправочные коэффициенты (К1, К2,

К3, К4, К5)

4. Зная скорость резания определяют частоту вращения шпинделя n (об/мин ) по формуле

n = 320V/D,

и подбирают ближайшее меньшее или большее (не превышает 5% расчётного) значение по станку.

5. По принятой частоте вращения определяют действительную скорость резания по формуле

V = πDn/1000 = Dn/320 (м/мин)

где D - наибольший диаметр заготовки (детали), мм; n - частота вращения заготовки в минуту об/мин.

6. При черновом точении режим резания проверяют по допустимой мощности или крутящему моменту на шпинделе станка по формулам:

N _рез.=Pz·V / 60·102 кDn; М_рез=Рz· V /2·1000

ОТЧЕТ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ №1

Решение задач по определению режимов резания

Цель: Научиться выполнять расчёты по определению рациональных режимов резания. Пользоваться для их подбора справочной литературой

Оснащение: Справочные таблицы,исходные данные,чертежи деталей.

Задание:

Вариант №1. На токарно-винторезном станке16К20требуется обточить заготовку

с диаметра 60мм до диаметра 54мм. Длиной 160мм из стали 45. Резец – проходной, отогнутый с пластинкой из твердого сплава Т15К6. Получить шероховатость поверхности Rа 6,3мкм, стойкость резца 45 мин. Обработка ведется с охлаждением. Определить экономическую скорость резания и уточнить ее по паспорту станка.

Вариант №2. На токарно-винторезном станке16К20требуется обточить заготовку

с диаметра 50 мм до диаметра 42 мм. Длиной 160 мм из стали 20. Резец – проходной, отогнутый с пластинкой из твердого сплава Т15К6. Получить шероховатость поверхности Rа 6,3мкм, стойкость резца 45 мин. Обработка ведется с охлаждением. Определить экономическую скорость резания и уточнить ее по паспорту станка.

Вариант №3. На токарно-винторезном станке16К20требуется обточить заготовку сдиаметра 40мм до диаметра 35мм. Длиной 100мм из серого чугуна (СЧ 36). Резец – проходной, отогнутый с пластинкой из твердого сплава ВК6. Получить шероховатость поверхности Rа 6,3мкм, стойкость резца 45 мин. Обработка ведется с охлаждением. Определить экономическую скорость резания и уточнить ее по паспорту станка.

Вариант №4. На токарно-винторезном станке16К20требуется обточить заготовку сдиаметра 25мм до диаметра 23 мм. Длиной 180 мм из серого чугуна (СЧ 24). Резец – проходной, отогнутый с пластинкой из твердого сплава ВК6. Получить шероховатость поверхности Rа 2,5мкм, стойкость резца 45мин. Обработка ведется с охлаждением. Определить экономическую скорость резания и уточнить ее по паспорту станка.

Вариант №5. На токарно-винторезном станке16К20требуется обточить заготовку сдиаметра 30мм до диаметра 28 мм. Длиной 80 мм из стали 45. Резец – проходной, отогнутый с пластинкой из твердого сплава Т5К10. Получить шероховатость поверхности Rа 2,5мкм, стойкость резца 45мин. Обработка ведется с охлаждением. Определить экономическую скорость резания и уточнить ее по паспорту станка

Выполнение практической работы по образцу

Выбор рациональных режимов резания при точении

Элементами режима резания являются: глубина резания, подача и скорость резания.

Глубина резания t(мм) – расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по нормали к последней. При точении – это толщина слоя металла срезаемого за один проход резца. При обтачивании, растачивании, рассверливании

t = (D – d) / 2,

где D – наибольший диаметр касания инструмента с деталью, мм;
d – наименьший диаметр касания инструмента с заготовкой, мм.

При сверлении t = D / 2,

где D – диаметр отверстия, мм.

При отрезании и вытачивании канавки глубина резания соответствует ширине прорези, выполняемая резцом за один проход.
Подача (мм/об) – величина перемещения инструмента за один оборот заготовки. Различают продольную, поперечную и наклонную подачи в зависимости от направления перемещения резца. Рекомендуется для данных условий обработки выбирать максимально возможную величину подачи.

Скорость резания V (м/мин) – путь, который проходит наиболее удаленная от оси вращения точка поверхности резания относительно режущей кромки в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания для станков с главным вращательным движением (токарных, сверлильных, фрезерных) подсчитывается по формуле

V = pDn / 1000» Dn / 320,

где D – наибольший диаметр заготовки (при токарной обработке),

диаметр сверла (при сверлении) или диаметр фрезы (при фрезеровании), мм;

n – частота вращения заготовки или инструмента, об/мин.

Режим резания, который обеспечивает наиболее полное использование режущих свойств инструмента и возможностей станка при условии получения необходимого качества обработки, называется рациональным.

Для повышения производительности труда рекомендуется работать с возможно большим режимом резания. Однако его увеличение ограничивается стойкостью инструмента, жесткостью и прочностью обрабатываемой детали, узлов станка и его мощностью.

Высокая производительность может быть достигнута, если в первую очередь будут приняты наибольшие возможные значения глубины резания и подачи и в зависимости от них – допустимая скорость резания, обеспечивающая принятую стойкость инструмента.

Выбор режима резания выполняют на основании исходных данных: чертежа обрабатываемой детали, размеров заготовки, типа, материала и геометрии инструмента, паспортных данных станка в следующем порядке.

1. Глубина резания принимается в зависимости от величины припуска. Рекомендуется вести обработку за один проход. Минимальное число проходов определяется мощностью станка, жесткостью детали и заданной точностью обработки. При черновой обработке (если условия позволяют) глубину резания назначают максимальной – равной всему припуску. Точные поверхности обрабатывают вначале предварительно, затем окончательно. При чистовой обработке глубину резания назначают в зависимости от требуемых степени точности и шероховатости поверхности в следующих пределах: для шероховатости поверхности до R_z от 10 до 20 включительно глубина резания 0,5 – 2,0 мм, для R_z от 2,5 до 0,063 – 0,1 – 0,4 мм.

2. Подачу выбирают из нормативных таблиц в зависимости от марки обрабатываемого материала, размеров заготовки и выбранной глубины резания. Рекомендуется для данных условий обработки выбирать максимально возможную величину подачи. При черновой обработке ее значение ограничивается жесткостью детали, инструмента и допустимым усилием предохранительного механизма подачи станка. Подача для чистовой обработки определяется главным образом шероховатостью обрабатываемой поверхности. Для уменьшения шероховатости подачу следует принимать меньшей.

Окончательно подачу корректируют исходя из данных станка и принимают ближайшую из имеющихся на станке.

3. Скорость резания, допускаемая инструментом, определяется заданной стойкостью резца, глубиной резания, подачей, твердостью обрабатываемого материала и рядом других факторов. Средняя стойкость резца обычно принимается равной 30–90 мин.

Скорость резания назначают по соответствующим нормативным таблицам в зависимости от свойств обрабатываемого материала, принятых значений глубины резания и подачи. Такие таблицы составлены для определенных условий работы. Поэтому если действительные условия резания отличаются от нормативных, выбранную скорость надо умножить на поправочные коэффициенты, прилагаемые к таблицам.

4. Зная скорость резания, определяют частоту вращения n (об/мин) из формулы

n = 1000V / pD» 320V / D,

где V – скорость резания, м/мин; D – наибольший диаметр касания инструмента с заготовкой, мм.

Так как станок точно такой частоты вращения шпинделя может не иметь, вследствие ее ступенчатого регулирования, то назначают ближайшую меньшую величину. В результате этого незначительно снижается скорость резания, но зато стойкость режущего инструмента повышается.

5. По принятой частоте вращения подсчитывается действительная скорость резания (м/мин).

V = Dn / 320.

6. Проверку режима резания по мощности при черновом точении можно выполнить, пользуясь формулой

N_рез = P_z V / 60 * 1020,

где V – скорость резания, м/мин.; 1020 – коэффициент перевода Н x м/с в кВт; P_z – вертикальная составляющая силы резания, Н.

Вертикальная составляющая силы резания P_z (Н) – сила сопротивления резанию, действующая в вертикальном направлении касательно к поверхности резания. Для приближенных расчетов ее можно определить из формулы

P_z = KtS,

где K – коэффициент резания, равный силе резания, приходящейся на 1 мм² площади поперечного сечения срезаемой стружки, МПа (табл. 11);

t – глубина резания, мм; S – подача, мм/об.

Таблица 11

Среднее значение коэффициента резания К при точении

После подсчета мощности резания должно соблюдаться условие

N _рез * N_шп,

где N _рез – мощность, необходимая на резание; N_шп – мощность на шпинделе.

Пример. Выбрать режимы резания для обтачивания вала из стали 45 (s_в = 650 МПа) при следующих данных: диаметр заготовки D = 45 мм, диаметр детали d = 40-_0,05 мм, длина обрабатываемой поверхности L = 200 мм, шероховатость Ra = 2,5 мкм, установка в патроне и заднем центре.

Станок токарно-винторезный 1К62; резец – проходной упорный с пластинкой из твёрдого сплава Т15К6.

Геометрия резца: g = 12°, a = 10°, j = 90°, r = 1 мм; форма передней поверхности – плоская с положительным передним углом.

Решение. Учитывая высокую точность и малую шероховатость поверхности детали, обтачивание следует выполнять за два перехода. На чистовое точение оставлен припуск 1 мм на диаметр.

Назначаем режим резания для чернового перехода.

1. Глубина резания

t = (D – d) / 2 = (45 – 41) / 2 = 2 мм.

2. Из табл. 20 выбираем подачу равную S = 0,5 мм/об.

3. По табл. 27 выбираем скорость резания V = 166 м/мин.

По табл. 28 устанавливаем поправочные коэффициенты для заданных условий работы: К₁ = 1; К₂ = 1,15; К₃ = 1; К₄ = 1; К₅= 0,8.

Умножаем табличную скорость на поправочные коэффициенты:

V = 166 * 1,15 * 0,8 = 152 м/мин.

4. Определяем необходимую частоту вращения заготовки

n = 320 * V / D = 320 * 152 / 45 = 1080 об/мин.

По паспорту станка табл. 31 принимаем ближайшую меньшую частоту вращению n = 1000 об/мин.

5. Уточняем действительную скорость резания