Выбор рационального режима резания на металлорежущих станках

Процесс резания на металлорежущем станке осуществляется в результате сочетания главного движения и движения подачи. Главным движением при обработке деталей на токарных станках является вращение детали, на сверлильных и фрезерных станках — вращение режущего инструмента, на строгальных станках — поступательно-возвратное движение стола с закрепленной на нем деталью или ползуна с резцом и т. д. Главное движение характеризуется скоростью резания. Движение подачи в сочетании с главным движением обеспечивает возможность осуществления процесса резания.

Режущий инструмент. Обработку металлов на металлорежущих станках осуществляют режущими инструментами из быстрорежущей стали, твердых сплавов и минерало-керамических материалов. Для обработки металлов шлифованием применяют абразивные материалы в виде шлифованных кругов. Инструментальные материалы должны обладать высокой твердостью, меньшей хрупкостью, износостойкостью, высокой механической прочностью и термостойкостью, т. е. способностью сохранять свои режущие свойства при высоких температурах. Для режущих инструментов применяются быстрорежущие стали Р9 и Р18. Термостойкость этих инструментов, начиная с температуры 6000 ºС, резко снижается, что ограничивает возможность повышения скоростей резания. Поэтому инструменты из быстрорежущей стали Р9 и Р18 применяются при работе на станках малой мощности. Для работы с большими скоростями резания на станках достаточной мощности инструменты оснащаются пластинками из твердых сплавов, которые подразделяются на группы и марки.

Твердые сплавы состоят из титановольфрамовых карбидов, сцементированных кобальтом. По химическому составу они делятся на две группы: I — титановольфрамовая ТК (титан, кобальт), II — вольфрамовая группа ВК (вольфрам, кобальт). Сплавы из этих групп делятся на марки, отличающиеся процентным содержанием входящих в них химических элементов и разными механическими свойствами. Например, Т15К16 = 15 % титана, 6 % — кобальта, 79 % = вольфрама. Резцы применяются для чистового точения. Для чернового точения сплавов используются резцы с пластинкой сплавов Т5К10. В нормативах приводятся области применения сплавов каждой марки.

Режущие свойства инструмента зависят от его геометрии, т. е. геометрической формы и величины заточенных углов. Инструменту придается оптимальная геометрия, при которой интенсивность износа будет минимальной, а скорость резания — максимальной. В нормативах параметры резцов приведены оптимальные.

Из геометрических параметров резцов основным является главный угол в плане j. Область их применения:

j = 45^° — для продольного точения и строгания;

j = 60^° — для растачивания;

j = 90^° — для поперечного точения.

Основными параметрами режима резания являются глубина резания, подача и скорость. Глубиной резания называется расстояние между обрабатываемой и обработанной (за данный проход) поверхностями, измеренной перпендикулярно к последней, т. е. толщина металла, снимаемого за один проход. Глубина резания обозначается буквой t и измеряется в миллиметрах. Подачей называется величина перемещения режущего инструмента относительно обрабатываемой детали или обработанной детали относительно режущего инструмента. Различают подачу инструмента (детали) в одну минуту или минутную подачу — s мм/мин и подачу за один оборот s мм/об, двойной или одинарный ход инструмента (детали) s мм/дв.ход или s мм/ход.

При фрезеровании подача может выражаться в виде подачи на один зуб фрезы (s_z мм/зуб), подачи на один оборот фрезы (s_о мм/об) и подачи за одну минуту (s_м мм/мин).

При шлифовании различают еще несколько разновидностей подач.

Направление подачи зависит от характера обработки. При точении различают продольную подачу вдоль линии станка, поперечную подачу — перпендикулярно линии центров, и наклонную подачу — под углом к линии центров; при строгании различают горизонтальную, вертикальную и наклонную подачи; при сверлении направление подачи совпадает с осью просверливаемого отверстия; при шлифовании различают продольную, поперечную подачи и подачу на глубину шлифования.

Скоростью резания называется путь перемещения режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности детали в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания обозначается буквой V и измеряется в метрах в минуту. Скорость резания связана с числом оборотов n — для станков с главным вращательным движением , м/мин, где D — диаметр обрабатываемой поверхности, мм. На величину скорости резания влияет большое количество факторов. Установление зависимости скорости резания от всех факторов привело бы к очень громоздкой формуле, поэтому скорость резания устанавливается в зависимости от главных факторов: глубины резания, подачи и стойкости режущего инструмента. Практически скорость резания определяется по нормативам, разработанным на основе эмпирических формул, для определенной стойкости инструмента, соответствующей максимальному сроку службы инструмента и минимальной его себестоимости в связи с его износом. В нормативах скорость резания определяется в зависимости от глубины резания, подачи и других условий обработки. В процессе резания возникают следующие силы резания (рис. 6.1):

Рис. 6.1. Силы резания, возникающие в процессе точения

а) осевая сила резания (сила подачи Р_х, направленная вдоль оси обрабатываемой детали, определяет нагрузку на механизм подачи станка и используется для проверки выбранной в нормативах подачи по прочности механизма подачи станка Р_х = Р_ст);

б) радиальная сила Р_у, направленная перпендикулярно к Р_х в горизонтальной плоскости, используемая при проверке допускаемого прогиба обрабатываемой детали (при обработке деталей типа валов);

в) тангенциальная сила Р_z, определяющая нагрузку коробки скоростей станка, крутящий момент и эффективную мощность резания.

Силы резания зависят от тех же факторов, что и скорость резания (t, S и др.), а также от самой скорости резания. Практически усилия резания определяются по нормативам, рассчитанным по эмпирическим формулам.

После выбора параметров режима резания производится проверка правильности их выбора по двойному крутящему моменту и мощности. Двойной крутящий момент, возникающий в процессе точения, рассчитывается по формуле , кГм. Мощность, потребная на резание, определяется по формуле , кВт.

Режим резания выбран правильно, если и , где 2М_ст — двойной крутящий момент, допускаемый станком и определяемый по паспорту станка; N_э — эффективная мощность резания станка, определяемая по его паспорту.

После выбора режима резания и его проверки рассчитывают основное время.

Выбор режима резания и расчет основного времени для различных типов станков (фрезерных, шлифовальных, строгальных и др.) имеет свои особенности. Далее (п. 6.5) для примера изложен порядок выбора режима резания и расчета основного времени для работ, выполняемых на токарных станках.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: