Точение

 

Расчет параметров режима резания начинают с определения глубины резания t. Глубина резания связана с припуском, оставляемым на выполнение данной операции. Припуск при черновой обработке до 7 мм срезается за один проход. Если припуск более 7 мм, его срезают за два и более проходов резца, в зависимости от требуемой шероховатости поверхности детали. На окончательную (чистовую) операцию припуск составляет не более 0,5 мм.

При наружном продольном точении глубину резания определяют по формуле:

 

а при расточке отверстий -

где D ₀ –диаметр поверхности до обработки, мм;

D ₁ - диаметр поверхности после обработки, мм.

Значение скорости подачи S, мм/об, назначают в зависимости от вида технологической операции с целью сокращения времени на обработку проводят с более высокими подачами (S = 0,4…0,7 мм/об), промежуточные – (0,1…0,4) мм/об. Чистовые технологические операции проводят с подачами < 0,1 мм/об.

При растачивании скорость подачи принимается равной 0,3…0,7 от величины подачи, рекомендуемой для наружного точения.

Для чернового точения чугуна величину подачи увеличивают на 15-20%.

Назначенная скорость подачи резца должна быть скорректирована по паспорту выбранного металлорежущего станка. Необходимо, чтобы S_ст S.

При отсутствии в паспорте выбранного станка промежуточных скоростей подач их можно рассчитывать по формулам:

 

,

 

Знаменатель геометрической прогрессии определяют из выражения:

 

 

Стандартизированы следующие значения :

 

1,06; 1,12;1,26;1,41;1,58; 1,78; 2.

 

Расчетная скорость резания при точении v_р, м/мин, вычисляется по эмпирической формуле:

,

 

где C_v - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала режущей части инструмента и условий обработки (табл. 3);

K_v – поправочный коэффициент, учитывающий, реальные условия резания;

Т – принятый период стойкости резца, мин;

m, x_v, y_v – показатели степени (табл. 3).

Поправочный коэффициент

 

,

 

где K_mv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала;

K_иv – поправочный коэффициент, зависящий от свойств материала режущей части инструмента – марки твердого сплава (табл.4);

K_Tv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние периода стойкости резца (табл. 5);

K_nv – поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки (табл. 6).

 

Таблица 3

Обрабатываемый материал и его механические свойства	Подача мм/об	Сv	хv	yv	m
Сталь   Серый чугун	< 0,3 0,3…0,7 > 0,4		0,15 0,15 0,15 0,15	0,20 0,35 0,20 0,40	0,2 0,2 0,2 0,2

 

Поправочный коэффициент K_mv, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала, может быть определен по формулам:

для стали

;

для чугуна

 

Значение и НВ приведены в исходных данных.

 

Таблица 4

Марка твердого сплава	Kиv	Марка твердого сплава	Kиv
Т5К10 Т1К6 Т30К4	0,65 1,00 1,50	ВК8 ВК6	1,00 1,20

 

Таблица 5

Стойкость резца Т, мин	КTv	Стойкость резца Т, мин	КTv
	1,15 1,06 1,00		0,94 0,92 0,87

 

Таблица 6

Обрабатываемый материал	Предел прочности МПа	Твердость по Бринеллю НВ, МПа	С коркой	Без корки
Кпv для заготовки
Углеродистые легированные стали и стальное литье	400-500 500-600 600-700 700-800 800-900	- - - - -	1,76 1,35 1,03 0,80 0,65	2,20 1,69 1,29 1,00 0,81
Серый чугун	- - - -	1400-1600 1600-1800 1800-2000 2000-2200	1,13 0,91 0,75 0,64	1,51 1.21 1,00 0,85

 

Период стойки Т для токарных резцов согласно рекомендациям справочных материалов в зависимости от характера выполняемой операции и инструментального материала принимают: для резцов с пластинками из твердых сплавов – 90…120 мин, а для резцов из быстрорежущей стали - 60 мин. Необходимо учесть, что чем сложнее конструкция режущего инструмента и способ его заточки, тем выше должен быть период его стойкости.

Определив поправочный коэффициент и приняв необходимые значения стойкости режущего инструмента, глубины резания и подачи находят скорость резания.

По найденному значению скорости резания определяют частоту вращения шпинделя n_р, об/мин:

 

,

 

где v_р – расчетная скорость резания, м/мин;

D ₀ – диаметр заготовки, мм.

Полученное значение расчетной частоты вращения шпинделя сравнивают с имеющимся значением фактической частоты его вращения, причем n_ф n_р.

При отсутствии паспортных данных выбранного станка значение всех промежуточных ступеней частоты вращения шпинделя могут быть найдены из выражения (геометрическая погрешность) ,

где n_k - искомое значение частоты вращения шпинделя, об/мин;

n ₁ = n _min – минимальное значение частоты вращения шпинделя, об/мин;

k ₁ – число ступеней частоты вращения шпинделя;

- знаменатель геометрической прогрессии,

 

.

 

Стандартизированные значения приведены ранее.

По найденному фактическому значению частоты вращения шпинделя определяют фактическую скорость резания - v_ф м/мин:

 

.

 

Во всех дальнейших расчетах принимают только фактические значения n_ф и v_ф.

По найденному значению v_ф и принятым значениям t и S определяют тангенциальную силу резания Р_z по эмпирической формуле:

 

 

где С_р – коэффициент, зависящий от материала заготовки и условий ее обработки (табл. 7);

х_p, y_p, n_p – показатели степени, учитывающие влияние t, S и v_ф на Р_z (табл. 7);

К _р – поправочный коэффициент, определяемый как произведение двух поправочных коэффициентов:

 

,

 

где К_мр – коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала (табл. 8)

- коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане (табл. 9).

 

Таблица 7

Обрабатываемый материал	Материал режущей части	Ср	хp	yp	np
Сталь	Твердый сплав Быстрорежущая сталь			0,75 0,75	-0,15
Чугун	Твердый сплав Быстрорежущая сталь			0,75 1,00

 

 

Таблица 8

Сталь	Чугун
σв, МПа	Кмр	НВ, МПа	Кмр
400-500 510-600 610-700 710-800 810-900	0,76 0,82 1,00 1,10 1,20	1400-1600 1600-1800 1810-2000 2010-2200 2210-2400	0,88 0,94 1,00 1,06 1,12

 

Таблица 9

,°
сталь	чугун
	1,00 0,98 1,08	1,00 0,96 0,92

 

Возможность осуществления на выбранном станке принятого режима резания проверяют путем сопоставления расчетного значения силы подачи, определяемого по формуле Р_х = (0,3…0,4) Р_z, со значением силы, допускаемой механизмом подачи выбранного металлорежущего станка и указываемой в его паспорте Р_{х доп}. Необходимо, чтобы Р_{х доп} Р_х (см. прил.).

Эффективную мощность на резании N_э, кВт, определяют по формуле:

 

.

 

Потребная мощность на шпинделе

 

,

где - КПД станка.

Коэффициент использования станка по мощности главного электродвигателя

 

 

где N_ст – мощность главного электродвигателя, кВт (см. прил.).

 

Если коэффициент использования станка по мощности получается значительно меньше единицы, то необходимо выбрать другой станок меньшей мощности с учетом размеров обрабатываемой детали. При этом К не должен превышать единицы.

Основное технологическое (машинное) время, мин:

где L_p – расчетная длина обработки поверхности, мин;

N_ct – частота вращения детали или инструмента, об/мин;

S_ct – подача, мм/об;

i - количество проходов, зависящее от припуска на механическую обработку, глубины резания и требуемого класса шероховатости.

Расчетная длина обработки при точении, мм:

 

Здесь - действительная длина (чертежный размер), мм;

– величина врезания, мм;

 

;

где - главный угол врезания в плане;

2 – перебег (выход) инструмента, мм: