Глубина, скорость и рабочая подача — основные параметры резания

Качество обработки и точность размеров детали зависят от выбранных оператором станка режимов резания. Поэтому далее по тексту мы познакомим вас с основными режимами резания и методами расчета их параметров. Потратив семь минут вашего времени, вы сможете улучшить производительность предприятия и качество продукции, выпускаемой с помощью обработки точением.

Определение режимов резания

К определяющим результаты работы агрегата и токаря режимам относят следующие рабочие параметры: скорость смещения режущей кромки относительно оси вращения заготовки (задается в метрах в минуту), глубину проникновения резца в материал (задают в мм) и смещение (подачу) режущей кромки при полном обороте заготовки/шпинделя (единица измерения — миллиметры за оборот). Эти параметры влияют на качество обработки и производительность оборудования, а также на срок службы режущего инструмента, поэтому на выбор режимов резания влияют:

• Характеристики материала заготовки, которую обрабатывают точением. Особое внимание уделяют поверхностной твердости, температуре плавления, прочности на изгиб и кручение, теплопроводности. При слишком большой скорости, глубине и подаче возникает риск деформации заготовки, которая превращает деталь в брак.
• Свойства режущего инструмента — конструкционный материал резца и режущей части оценивают по тем же характеристикам, что и в случае заготовки. Если выбрать слишком большую скорость, глубину и подачу, то кромка просто сломается.
• Углы заточки режущей части инструмента — геометрия определяет нагрузку в точке резания, от которой зависит и качество обработки, и срок службы инструмента.
• Тип точения — чистовое и черновое резание совершенно не совпадают по режимам и по результату, а если сюда добавить еще и класс точности, то даже при финишной доводке возможны десятки разных режимов.
• Требования по производительности — они определяют сколько оборотов в минуту выдает шпиндель и как быстро перемещается суппорт с резцом, чтобы токарь смог сделать нужное количество деталей за смену.

Упомянутые параметры иногда предъявляют противоречивые требования, поэтому основной задачей технолога можно назвать балансировку интересов, когда производительность не мешает чистоте обработки, а скорость/подача/глубина не сокращают срок службы резца. Чтобы добиться баланса интересов, технолог рассчитывает ключевые параметры.

Расчет основных параметров

Итогами вычисления режимов резания можно назвать такие значения скорости, подачи и глубины, при которых достигается максимально возможная для этого класса точности производительность агрегата и токаря. При этом нужно следить за интенсивностью износа режущей кромки и объемам брака, возникающего вследствие проблем с заготовкой. Поэтому режимы рассчитываются по формулам и уточняются по табличным значениям, кроме того, они должны соответствовать техническим возможностям станка. Ниже по тексту мы рассмотрим, как рассчитываются основные режимы.

Глубина резания

Расстояние между диаметром до обработки и диаметром после ее завершения называют глубиной резания. Единицы измерения в этом случае — миллиметры, а формула выглядит вот так:

• t = (D-d)/2

Здесь t — глубина в мм, D — больший диаметр (до обработки), d — меньший диаметр (после обработки), а поскольку резец проникает в деталь только с одной стороны, мы делим результат на 2. При подрезании детали резец движется от торца или сгона, поэтому глубину определяют по фактически пройденному пути.

Подача

Конструкция токарно-винторезного станка предполагает дозированное перемещение суппорта с резцом при полном обороте шпинделя с заготовкой. Такое перемещение называют подачей резца. Единицы измерения в этом случае ― мм/оборот. Подачу определяют по таблице, ориентируясь на диаметр обрабатываемой заготовки и рассчитанную глубину резания. В большинстве случаев таблица с подачами заложена в память станков с ЧПУ или отображена в табличке, которая прикреплена к коробке передач станка. Подача — вариативная величина, поэтому ее часто задают в формате от-до. Меньшее значение выбирают при чистовой обработке, большее — при черновой обдирке.

Скорость резания

В физике скорость — это частное от расстояния, которое разделили на время, потраченное на то, чтобы резец преодолел этот путь. Траектория пути точки контакта инструмента с деталью формируется как череда окружностей (станки работают только с телами вращения). Поэтому при расчете расстояния мы оперируем длиной окружности заготовки и количеством оборотов, которые определяют число «пройденных» резцом окружностей. Формула скорости в этом случае имеет следующий вид:

• v = (π*D*n)/1000

Здесь v — это нужная для последующих расчетов скорость (в метрах за минуту), πD — одна длина окружности (диаметр задаем в мм), а n — обороты/угловая скорость шпинделя/заготовки за эту минуту, которые обозначают количество пройденных окружностей.

Проверка соответствия режимов и станка

Ваш агрегат должен выдержать скорость, глубину и подачу, а точнее — двигатель токарно-винторезного агрегата должен вытянуть эти режимы по мощности. Чтобы оценить баланс мощности станка и режимов вы должны рассчитать силу резания по формуле:

• Р=С*(t*xp)*(S*yp)

Здесь Р — это сила, t —глубина, S — подача, а С, xp, yp — это табличные коэффициенты, которые зависят от материала заготовки и режущего инструмента. Зная силу, которую можно рассчитать по этой формуле, мы можем перейти к вычислению мощности станка, который может вытянуть эти режимы. Эта мощность рассчитывается по формуле:

• N = (P*V)/(60*102*ɳ)

Здесь N — мощность станка, P — сила, а V — скорость резания, ɳ — КПД станка. При соответствии режимов резания характеристикам агрегата раскрываются все преимущества обработки точением — точность габаритов, гарантирующая соблюдение всех технологических допусков, универсальность по отношению к обрабатываемым материалам (можно и чугун, и дерево), высокая производительность (автоматы с ЧПУ делают детали тысячами штук за смену). Правильно подобранные режимы гарантируют малый процент отходов, экономичность самого процесса точения (минимальный износ станка и инструмента при максимальном объеме изготовленных деталей), энергетическую эффективность производства.

Поэтому за расчет режимов отвечает технолог, который разработал карту изготовления детали. При необходимости технолога может заменить специальная программа или нанятый на аутсорсинге специалист. Но определение режимов «на глаз» — это путь к катастрофе. Не игнорируйте правила расчета, ведь их соблюдение сбережет ваш инструмент и станочный парк.

Смотрите также:

Токарные резцы по металлу 9