Как известно, существует множество способов расчета режимов резания: таблицы, формулы пересчета с усилий резания, графики стойкости резца, метод оптимального сечения стружки. Однако хотелось бы предложить новую методику расчета режимов резания, которая основана на пересчете максимально возможной мощности затраченной на резание - исходя из мощности станка. Данный метод разработан не так давно, и лично автором опробован на производстве с различным оборудованием, как на ветхих 16К20, так и на модифицированных российских станках с ЧПУ. В обоих случаях были показаны весьма неплохие показатели по времени обработки и по качеству поверхности, однако при некоторых типах точения (например растачивание и отрезная) приходилось корректировать понижающие коэффициенты - что в принципе можно считать плюсом методики, так как есть возможность регулирования.
Как уже говорилось принцип метода - пересчет из затрачиваемой мощности, и жесткая зависимость площади сечения стружки и скорости резания. Самым главным моментом является удержание пропорциональности величин подачи, глубины резания, и частоты вращения при определенном диаметре заготовки, поэтому удобнее всего эту методику применить при расчете в программе (например ТехноПро). Скачать отдельный макрос автоматического расчета режимов резания можно в теме режимов на форуме во вложении.
С учетом особенностей отечественной промышленности и взяв во внимание тот факт, что каждый токарь стремится производить обработку так как сам считает нужным (практика), то данная методика несет рекомендательный характер (хотя в 80% случаев токари применяли аналогичные режимы), однако для оформления технологической документации наиболее удобна ввиду своей возможной автоматизации.
Методика расчета режимов резания при токарных работах
Наружное продольное точение
Подачи при черновой и чистовой обработке выбирать по таб.1; большие назначать при обработки малых диаметров, меньшие – при обработке больших диаметров. Подачи заведомо снижены, учитывая недостаточную жесткость системы и высокую вероятность возникновения вибраций при резании. При чистовой обработке радиус при вершине резца выбирать не меньше 2 мм, вылет резца минимальный.
|
Черновая обработка |
Чистовая обработка |
|
s=0.8 мм/об s=0.6 мм/об s=0.4 мм/об |
s=0.30 мм/об (Ra=6.3) s=0.23 мм/об (Ra=3.2) s=0.11 мм/об (Ra=1.6) |
Таблица 1
При прерывистом точении снижать подачу на 25%. Подачу корректировать коэффициентом Kls в зависимости от вылета резца l (таблица 2) и коэффициентом K φs в зависимости от главного угла в плане (таблица 3).
|
l:H до (l-вылет H-высота державки) |
1.5 |
2 |
2.5 |
3 |
|
Kls |
1 |
0,7 |
0,5 |
0,4 |
Таблица 2
|
φ- главный угол в плане, град |
45 |
60 |
75 |
90 |
|
K φs |
1 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
Таблица 3
Максимальная глубина резания при черновой обработке – 3 мм, при чистовой – 1 мм.
Скорость резания при токарных работах вычислять из возможной мощности привода главного движения станка по формуле:
v- скорость резания, м/мин
Nстанка- мощность станка по паспорту, кВт
η- КПД станка по паспорту
δ- коэффициент понижения мощности при возможном износе станка δ=0.85
Cp- постоянная, влияющая на силу резания Pz при заданных условиях обработки (таблица 4)
Т- расчетная стойкость резца, мин
t- глубина резания, мм
s- подача продольная, мм/об
x,y,n- коэффициенты, зависящие от условий обработки (таблица 4)
К φv – поправочный коэффициент на скорость, зависящий от главного угла в плане (таблица 5)
Кзаг- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от качества заготовки (таблица 6)
Кинст- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от материала режущего инструмента (таблица 7)
КматV- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала
(таблица 7.1)
Kφp, Kγp, Kλp, Krp-коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на силу резания (таблица 8)
КматP- поправочный коэффициент на силу резания, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала
(таблица 8.1)
|
Материал обрабатываемый |
Cp |
x |
y |
n |
|
Сталь
|
300 |
1 |
0,75 |
-0,15 |
|
Чугун серый 190 НВ |
92 |
1 |
0,75 |
0 |
|
Алюминиевые сплавы |
40 |
1 |
0,75 |
0 |
|
Медные сплавы |
55 |
1 |
0,66 |
0 |
Таблица 4
|
Главный угол в плане φ |
20 |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
|
К φv |
1,4 |
1,2 |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
Таблица 5
|
Заготовка |
Покат |
Поковка, литье под давлением |
Отливка (чугун) |
Отливка (медные и алюмин. сплавы) |
|
К заг |
0,9 |
0,8 |
0,8 |
0,9 |
Таблица 6
|
Материал обрабатываемый |
|
|
|
|
|
|
|
Сталь
|
Т5К12М |
Т5К10 |
Т14К8 |
Т15К6 |
Т30К4 |
ВК8 |
|
0,35 |
0,65 |
0,8 |
1,0 |
1,4 |
0,4 |
|
|
Чугун серый 190 НВ |
ВК8 |
ВК6 |
ВК4 |
ВК3 |
|
|
|
0,83 |
1,0 |
1,1 |
1,15 |
|
|
|
|
Алюминиевые и медные сплавы |
Р6М5 |
ВК4 |
ВК6 |
9ХС |
У12А |
|
|
1,0 |
2,5 |
2,7 |
0,6 |
0,5 |
|
Таблица 7
|
Обрабатываемый материал |
КматV |
Показатель n |
|||
|
при обработке резцами из быстрореж. стали |
при обработке резцами из тверд.сплава |
||||
|
Сталь |
|
С ≤0.6% |
|
-1,0 |
1 |
|
|
1,75 |
||||
|
|
1,75 |
||||
|
хромистая сталь |
1,75 |
||||
|
С>0.6% |
1,75 |
||||
|
Чугун серый |
|
1,7 |
1,25 |
||
|
Медные сплавы |
1 |
--- |
--- |
||
|
Алюминиевые сплавы |
1 |
--- |
--- |
||
Таблица 7.1
|
Параметры |
Материал режущей части |
Поправочные коэффициенты |
||
|
Наименование |
Величина |
Обозначение |
Величина |
|
|
Главный угол в плане φ |
30 |
Твердый сплав |
Kφp |
1,08 |
|
45 |
1,00 |
|||
|
60 |
0,94 |
|||
|
90 |
0,89 |
|||
|
30 |
Быстрореж. сталь |
1,08 |
||
|
45 |
1,00 |
|||
|
60 |
0,98 |
|||
|
90 |
1,08 |
|||
|
Передний угол γ |
-15 |
Твердый сплав |
Kγp |
1,25 |
|
0 |
1,10 |
|||
|
10 |
1,00 |
|||
|
12-15 |
Быстрореж. сталь |
1,15 |
||
|
20-25 |
1,00 |
|||
|
Угол наклона главного лезвия λ |
-5 |
Твердый сплав |
Kλp |
1,00 |
|
0 |
||||
|
5 |
||||
|
15 |
||||
|
Радиус при вершине r, мм |
0,5 |
Быстрореж. сталь |
Krp |
0,87 |
|
1,0 |
0,93 |
|||
|
2,0 |
1,00 |
|||
|
3,0 |
1,04 |
|||
|
4,0 |
1,10 |
|||
Таблица 8
|
Обрабатываемый материал |
КматP |
Показатель n |
||
|
при обработке резцами из быстрореж.стали |
при обработке резцами из тверд.сплава |
|||
|
Сталь |
|
|
0,75 |
0,35 |
|
|
0,75 |
0,75 |
||
|
Чугун серый |
|
0,4 |
0,55 |
|
|
Медные сплавы |
1 |
--- |
--- |
|
|
Алюминиевые сплавы |
1 |
--- |
--- |
|
Таблица 8.1
После расчета скорости резания необходимо рассчитать частоту вращения шпинделя и сопоставить с паспортными характеристиками. Частоту вращения фактическую следует выбирать наиболее близкую по величине.
Частота вращения: 
об/мин
Разница расчетной и фактической частоты вращения отражается на стойкости инструмента: если расчетная величина больше фактической, то стойкость резца увеличивается относительно расчетной, если меньше - уменьшается.
Растачивание
При растачивании скорости резания вычисляются аналогичным способом, как и при наружном продольном точении, но с учетом коэффициента Краст (таблица 9).
|
Диаметр растачиваемого отверстия в мм до |
50 |
75 |
150 |
250 |
>250 |
|
Краст |
0,6 |
0,75 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
Таблица 9
Прорезание пазов
Поперечные подачи выбираются по таблице 10. Скорости резания при прорезании пазов рассчитываются аналогично наружному точению, но с коэффициентами Cp, x, y, n согласно таблице 11.
|
Диаметр обработки, мм |
Ширина резца, мм
|
Обрабатываемый материал |
|
|
Сталь |
Чугун, медные и алюминиевые сплавы |
||
|
<20 |
3 |
0.07 |
0.12 |
|
20<D<40 |
3-4 |
0.11 |
0.17 |
|
40<D<60 |
4-5 |
0.14 |
0.22 |
|
60<D<100 |
5-8 |
0.20 |
0.28 |
|
100<D<150 |
6-10 |
0.22 |
0.35 |
|
D>150 |
10-15 |
0.31 |
0.47 |
Таблица 10
|
Материал обрабатываемый |
Cp |
x |
y |
n |
|
Сталь
|
408 |
0.72 |
0.8 |
0 |
|
Чугун серый 190 НВ (P18) |
158 |
1.0 |
1.0 |
0 |
|
Алюминиевые сплавы (P18) |
75 |
1.0 |
1.0 |
0 |
|
Медные сплавы (P18) |
50 |
1.0 |
1.0 |
0 |
Таблица 11
Отрезание
При отрезании подачи выбираются по таблице 10 в зависимости от ширины режущей части отрезного резца. Частота вращения шпинделя токарного станка назначается 80-100 об/мин, в целях безопасности.
Поперечное точение
При поперечном точении подачи назначать по таблице 1. Расчет проводить аналогично продольному точению
Нарезание резьбы
При нарезании резьбы метчиками или плашками вручную или в специальном патроне с плавающей втулкой, следует назначать минимальное число оборотов на шпинделе станка. Расчетная скорость резания 10-14 м/мин.
При нарезании резьбы резьбовыми резцами или резьбовыми гребенками, подачу назначать равной шагу резьбы. Материал режущей части рекомендуется Р18. Число проходов i выбирать по таблице 12.
|
|
Вид прохода
|
Шаг резьбы S в мм |
||
|
до 1,75 |
2-3 |
3,5-4,5 |
||
|
Резьба метрическая наружная и внутренняя |
Черновой |
5 |
7 |
9 |
|
Получистовой |
1 |
1 |
1 |
|
|
Чистовой |
1 |
1 |
1 |
|
Таблица 12
Глубину резания вычислять по формулам:
Для черновой обработки:
Для получистовой обработки:
Для чистовой обработки:
D -наружный диаметр резьбы
d -внутренний диаметр резьбы
Длина нарезки резьбы по всей номенклатуре валов незначительна (до 50 мм). При больших скоростях резания скорость перемещения суппорта будет до 6 м/сек. Рекомендуется применять частоту вращения шпинделя при нарезании резьбы до 80 об/мин
Рекомендации к расчетам:
1. При черновой обработке не использовать частоты вращения шпинделя, превышающие значение 630 об/мин.
2. При чистовой обработке не использовать частоты вращения шпинделя, превышающие значение 900 об/мин.
3. При понижении скорости резания исходя из безопасности работ учесть понижение силы резания, что в результате повышает стойкость резца.
4. При чистовой обработке использовать инструмент с максимально возможным радиусом при вершине резца
5. При чистовой обработке обеспечить минимальный вылет резца при установке в резцедержателе
6. При введении в технологические процессы импортного инструмента пересчитать коэффициенты Ср, x, y, Kинстр .
Последовательность и пример расчета
При расчете режимов резания, последовательность вычисления рекомендуется следующая:
1. Выбор подачи на черновую обработку по таблице 1
2. Назначение глубины резания
3. Выбор геометрических характеристик инструмента, определение вылета резца l и назначение поправочных коэффициентов на подачу по таблицам 2 и 3
4. Выбор оборудования
5. Сверить значения назначенной подачи с паспортными характеристиками станка
6. Назначение расчетной стойкости резца
7. Выбор коэффициентов Сp, x, y, n в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала и вида обработки
8. Расчет скорости резания с учетом всех поправочных коэффициентов
9. Пересчет скорости резания на частоту вращения шпинделя (в случае превышения частоты вращения значения 630 об/мин, назначить инструмент с понижающими поправочными коэффициентами или повысить расчетную стойкость резца)
10. Сверить расчетную частоту вращения с паспортными характеристиками станка и выбрать ближайшее значение
11. Выбор подачи на чистовую обработку по таблице 1
12. Сверить значения назначенной подачи с паспортными характеристиками станка
13. Назначение глубины резания
14. Выбор геометрических характеристик инструмента, определение вылета резца l и назначение поправочных коэффициентов на подачу по таблицам 2 и 3 (рекомендуется использовать инструмент с максимально возможным радиусом при вершине)
15. Расчет скорости резания с учетом всех поправочных коэффициентов
16. Пересчет скорости резания на частоту вращения шпинделя (в случае превышения частоты вращения значения 900 об/мин, назначить инструмент с понижающими поправочными коэффициентами или повысить расчетную стойкость резца)
17. Сверить расчетную частоту вращения с паспортными характеристиками станка и выбрать ближайшее значение
Пример расчета:
Требуется предварительно обточить наружный диаметр 150 мм чугунной крышки, полученной литьём в песчано-глинистую форму НВ 200.
Вычислить режимы.
1. Выбираем максимально возможную подачу на черновую обработку по таблице 1 S=0,8 мм/об
2. Припуск на обработку равен 3 мм на сторону, следовательно, глубину резания на черновую обработку назначаем t=2 мм
3. Режущий инструмент: ВК6, главный угол в плане 45 градусов, передний угол 10 градусов, угол наклона главного лезвия 5 градусов, радиус при вершине 1,8 мм, высота державки 30 мм, вылет 30 мм. Выбираем поправочные коэффициенты по таблицам 2, 3, 5, 7, 8.
Kls=1
K φs =1
К φv=1
Kзаг=0.8
Кинст=1
Kφp=1
Kγp=1
Kλp=1
Krp=1
4. 
5. Материал имеет отклонение механических свойств от расчетных величин, следовательно необходимо скорость компенсировать поправочным коэффициентом КматV , а силу резания компенсировать поправочным коэффициентом КматP. (см. таб 7.1 и 8.1)
6. Расчетные коэффициенты Сp, x, y, n выбираются по таблице 4. Чугун серый: Сp=92, x=1, У=0,75, n=0
7. Расчетную стойкость резца назначим равной T=90 мин
8. Назначим на обработку токарный станок 1К62. Мощность главного привода – N=7.5 кВт, η=0.8
9. Ближайшее значение продольной подачи согласно паспорту станка S=0.78 мм/об
10. Рассчитаем скорость резания:
11. Рассчитаем частоту вращения шпинделя при рассчитанных режимах:
12. Ближайшее значение частоты вращения шпинделя станка 1К62 n=100 об/мин
ИТОГ: S=0.78 мм/об
v=53,1 м/мин
n=100 об/мин
Обсудить метод расчета режимов резания на форуме.
(с) Проминструмент.РФ Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript