Основные положения. 3.1.1Основные элементы режущего инструмента
3.1.1 Основные элементы режущего инструмента Основные элементы режущего инструмента (рисунок 3.1): а) передняя поверхность 1, по которой сходит стружка; б) задняя поверхность 2, обращенная к поверхности резания; в) режущие лезвия 3—5, образованные пересечением передней и задней поверхностей.
Рисунок 3.1 - Основные элементы резца Инструменты могут иметь одну или несколько передних и задних поверхностей и режущих лезвий. Режущие лезвия бывают главные 3, вспомогательные 5 и переходные 4. Главные режущие лезвия, образованные пересечением передней и главной задней поверхностей, выполняют основную работу. Вспомогательные режущие лезвия образуются пересечением передней и вспомогательной задних поверхностей, срезают меньшую часть снимаемого слоя. Переходные режущие лезвия расположены между главными и вспомогательными лезвиями и образуют сопряжение последних. Они выполняются криволинейными или прямолинейными. На обрабатываемой детали различают обрабатываемую поверхность, обработанную поверхность и поверхность резания (рисунок 3.2); кроме этого, имеются понятия “плоскость резания” и “основная плоскость”. Рисунок 3.2 - Поверхности и координатные плоскости в процессе обработки резцов Для определения углов резца как геометрического тела воспользуемся рисунок 3.3, где представлен в горизонтальном положении прямой проходной правый резец и три взаимно перпендикулярные плоскости: опорная xoy, продольная yoz и поперечная xoz. Опорная плоскость xoy обычно совпадает с так называемой основной плоскостью, параллельной продольной и поперечной подачам резца. Положение передней поверхности резца вполне определяется углами наклона ее в двух секущих плоскостях: продольной, параллельной yoz, и поперечной, параллельной xoz. В этом случае имеем (рис. 3.4) следующие углы. Угол поперечного наклона передней поверхности gx — угол между передней поверхностью резца и опорной плоскостью в поперечном сечении (разрез по Б—Б). Угол продольного наклона передней поверхности gy — угол между передней поверхностью резца и опорной плоскостью в продольном сечении (разрез по В—В). Угол поперечного наклона главной задней поверхности ax — это угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью, нормальной опорной и проходящей через главную режущую кромку в поперечном сечении. Угол продольного наклона главной задней поверхности ay определяется аналогично предыдущему, но в плоскости продольного сечения. На практике основные углы резца обычно измеряют в главной секущей плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на опорную плоскость (разрез по А—А), так как в этой плоскости при некоторых условиях (l=0) стружка скользит по резцу. Основные углы имеют названия: передний угол g, задний угол a, угол заострения b (угол между передней и задней поверхностями резца).
Рисунок 3.3 - Координатные плоскости резца
Рисунок 3.4 - Углы резца как геометрического тела Различают положительный передний угол (+g), когда режущая кромка занимает наивысшее положение на передней поверхности резца, и отрицательный передний угол (-g), когда режущая кромка расположена ниже всех других точек на передней поверхности (при l = 0). Очевидно, во всех случаях имеем a + b + g = 90°. Соответственно в сечении Г—Г имеем вспомогательный передний угол g1, вспомогательный угол заострения b1 и вспомогательный задний угол a1. В плоскости плана располагаются (рисунок 3.4): 1) главный угол в плане j — наименьший угол между поперечной плоскостью и проекцией главной режущей кромки на опорную поверхность; 2) вспомогательный угол в плане j1 — наименьший угол между поперечной плоскостью и проекцией вспомогательной режущей кромки на опорную поверхность; 3) угол при вершине в плане e — угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на опорную плоскость. Очевидно, j + e + j1 = 180°. Большое значение имеет угол наклона главной режущей кромки l — угол между главной режущей кромкой и опорной плоскостью. Различают положительный угол наклона (+l), когда вершина резца занимает низшее положение на главной режущей кромке резца, и отрицательный угол наклона (- l) при наивысшем положении вершины резца (рисунок 3.5). Аналогично определяется и угол наклона вспомогательной режущей кромки l1.
Рисунок 3.5 - Углы наклона главной режущей кромки 3.1.2 Элементы резания Глубина резания t в мм измеряется между обрабатываемой поверхностью (рисунок 3.6). Подача S в мм на один оборот обрабатываемой детали или инструмента S0, за один рабочий ход Sp.x ., на один зуб инструмента Sz или минуту Sm. Подача может быть продольной, поперечной или наклонной, вертикальной (строгальные станки) и круговой (долбежные, зуборезные станки). Скорость резания V в м/мин (исключение составляет скорость резания при шлифовании, измеряемая в метрах в секунду) измеряется по наибольшему диаметру обрабатываемой поверхности или принимается равной средней скорости в случае неравномерного движения. Рисунок 3.6 - Элементы резания Элементы режимов резания устанавливаются в следующей последовательности: 1. Назначается глубина резания t, мм, которая определяется припуском на обработку. Выгоднее вести обработку с возможно меньшим числом проходов. При черновой обработке глубина резания назначается по возможности максимальной, равной всему припуску на обработку. При черновой обработке, в зависимости от требований к точности размеров и шероховатости обрабатываемой поверхности. При выборе глубины резания можно руководствоваться следующим: для обработки стали с пластинками из Т15К6 и Т14К8 t = 0, 5—2, 0 мм; с пластинками из Т5К10 t = 3, 0 мм. Для обработки чугуна резцами с пластинками из ВК2 и ВК3 t £ 2, 0; с пластинками из ВК6 и ВК8 t до 5. 2. Выбирается подача S, мм/об. При черновом точении выбирается максимально допустимая подача из условий жесткости технологической системы, мощности оборудования, прочности режущей пластины и прочности державки резца. Рекомендуемые подачи при черновом наружном точении приведены в таблице 1, а при черновом растачивании — в таблице 2. Подачи при чистовом точении выбирают в зависимости от требуемых параметров шероховатости обрабатываемой поверхности и радиуса при вершине резца (таблице 3).
Таблица 1 - Подачи при черновом наружном точении резцами с пластинами из твердого сплава и быстрорежущей стали
Примечание: Нижние значения подач соответствуют меньшим размерам державки резца и более прочным обрабатываемым материалам, верхнее значение подач — большим размерам державки резца и менее прочным обрабатываемым материалам. Таблица 2 - Подачи при черновом растачивании на токарных, токарно-револьверных и карусельных станках резцами с пластинами из твердого сплава и быстрорежущей стали
Примечание: Верхние пределы подач рекомендуются для меньшей глубины резания при обработке менее прочных материалов, нижние — для большей глубины и более прочных материалов. Таблица 3 - Подачи, мм/об, при чистовом точении
Примечание. Подачи даны для обработки сталей с sв = 700—900 МПа и чугунов; для сталей с sв = 500—700 МПа значения подач умножить на коэффициент KS = 0, 45; для сталей с sв = 900—1100 МПа значения подач умножить на коэффициент KS = 1, 25. 3. Определяется расчетная скорость резания Vp, м/мин. Скорость резания при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывается по эмпирической формуле , (3.1) где Cv — коэффициент, зависящий от условий обработки (таблица 4); T — период стойкости инструмента, Т = 30—60 мин; kv — поправочный коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки; m, x, y — показатели степеней (таблица 4).
kv = kmv × knv × kuv, (3.2) где kmv — коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала (таблица 5—7); knv — коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки (таблица 8); kuv — коэффициент, учитывающий качество материала инструмента (таблица 9). 4. Определяется расчетная частота вращения шпинделя станка np, об/мин: , (3.3) где D — диаметр обрабатываемой поверхности, мм. Исходя из величины np выбирается марка станка. Таблица 4 - Значения коэффициента Cv и показателей степени в формулах скорости при обработке резцами
Примечание. При внутренней обработке (растачивании) принимать скорость резания, равную скорости резания для наружной обработки с введением поправочного коэффициента 0, 9. Таблица 5 - Поправочный коэффициент Кmv, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания
Примечания: 1. sв и НВ — фактические параметры, характеризующие обрабатываемый материал, для которого рассчитывается скорость резания. 2. Коэффициент Кг, характеризующий группу стали по обрабатываемости, и показатель степени nv (табл. 6). Таблица 6 - Значения коэффициента Кг и показатели степени nv в формуле для расчета коэффициента обрабатываемости стали Кmv, приведенные в табл. 5
Из паспорта станка выбирается ближайшая меньшая или равная расчетной фактическая частота вращения шпинделя nф. Можно принимать и ближайшую большую частоту вращения шпинделя, если превышение фактической скорости резания над расчетной составляет не более 5%. Фактическая скорость резания Vф определяется по фактической частоте вращения: . (3.4)
Таблица 7 - Поправочный коэффициент Кmv, учитывающий влияние физико-механических свойств медных и алюминиевых сплавов на скорость резания
Таблица 8 - Поправочный коэффициент Кпv, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания
3.1.3 Проверка выбранного режима резания Для проверки выбранного режима резания необходимо определить силу резания и мощность резания. Силу резания Pi принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную Pz, радиальную Pу и осевую Px). При наружном продольном и поперечном точении и растачивании эти составляющие рассчитывают по формуле: Pz, y, x = 10 × Cp × tx × sy × Vn × kp, (3.5) где Сp — коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки (таблица 10); kp — поправочный коэффициент; x, y, n — показатели степеней для конкретных условий обработки (таблица 10); kp = kmp × kjp × k gp × klp × krp, (3.6) где ki — коэффициенты, учитывающие условия резания (таблица 11, 12).
Таблица 9 - Поправочный коэффициент Киv, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания
Мощность резания Np, кВт, рассчитывают по формуле , (3.7) Условие правильного выбора режима: Np £ Nэл h, (3.8) где Nэл — паспортная мощность электродвигателя станка, кВт; h — кпд станка, h = 0, 75... 0, 80. Если мощность станка оказывается недостаточной, необходимо снизить скорость резания или выбрать более мощный станок. Крутящий момент резания не должен превышать крутящего момента на шпинделе станка: . (3.9) Таблица 10 - Значения коэффициента Ср и показателей степени в формулах силы резания при точении
Таблица 11 - Поправочный коэффициент Кмр, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости
Примечание. В числителе приведены значения показателя степени n для твердого сплава, в знаменателе — для быстрорежущей стали.
Таблица 12 - Поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания при обработке стали и чугуна
3.1.4 Нормирование технологических процессов Технологической нормой времени называется регламентированное время выполнения технологической операции в определенных организационно-технологических условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации. Основное (машинное) время — время затраченное непосредственно на изменение формы, размеров и качества поверхностного слоя заготовки. Основное время t0, мин, определяется из формулы: , (3.10)
где l — длина обрабатываемой поверхности, мм; y — величина врезания и выхода инструмента, мм; i — число ходов. Величина врезания и выхода резца: y = y1 + y2, (3.11) где y1 — величина врезания резца, мм. , (3.12) где j — главный угол резца в плане; у2 — перебег резца при обтачивании на проход, y2 = 2—3 мм.
|