Режимы резания при токарной отделке

При токарной отделке с заготовки за определенное число проходов снимается лишний металл, именуемый припуском. В результате выходит изделие заданной формы с необходимыми размерами и классом шероховатости поверхностей. В общем виде операция точения детали на токарном станке выглядит так: резец постепенно передвигается с заданной подачей вглубь металла вращающейся заготовки, при этом его кромка резки за каждый оборот убирает с заготовки заданную толщину металла.

Режимы резания при токарной отделке формируют на основании ряда технических критериев, посреди которых самые важные — это подача инструмента и скорость вращения детали, закрепленной в шпинделе станка. Грамотный выбор и использование режимов обработки обещают не только геометрическую точность и экономность изготовления, но и сохранность детали, инструмента и оборудования, а еще безопасность станочника.

Важные параметры

Одна из важных задач технологичной подготовки производства при токарных работах — это обозначение рациональных режимов резания. При их расчете должны предусматриваться характерности отделываемого изделия и возможности станочного парка, а еще наличие соответствующего инструмента, устройств и оснастки. Расположение узлов и агрегатов токарного станка дает возможность осуществить два определяющих вида движения, которые создают заданную конфигурацию поверхностей детали: вращение заготовки (основное движение) и перемещение резца вглубь и вдоль поверхности детали (подача). По этому ключевыми технологичными параметрами для токарного оборудования считаются:

• глубина резания;
• подача и обороты шпинделя;
• скорость резания.

Есть взаимовлияние режимов резания и важных элементов производственной экономики. Среди них самые важные — это:

• эффективность оборудования;
• показатели качества производства;
• стоимость выпускаемых изделий;
• износ оборудования;
• устойчивость инструмента;
• безопасность труда.

Понятие о режимах резания

Точение на предельных режимах увеличивает продуктивность токарного оборудования. Однако подобная работа станков не всегда возможна и целесообразна, т.к. есть ограничения в виде предельной мощности основного привода, жесткости и прочности обрабатываемых изделий, а еще технологических показателей инструмента и оснастки.

Дополнительным ограничением являются характеристики некоторых материалов. Например, титан и нержавейка для токарной обработки считаются одними из очень тяжелых материалов и просят особенного подхода при подсчете показателей технологичной операции.

При неправильном расчете или подборе технологических показателей работа на больших скоростях может вызвать очень высокую вибрацию и разбалансировку некоторых механизмов токарного станка. Это приводит к понижению точности и повторяемости размеров изделий. По мимо этого увеличивается опасность поломки инструмента и выхода из строя станка.

Припуск — это толщина металла, удаляемого токарным резцом с заготовки до достижения ею чистового размера. При обточке и расточке он убирается пошагово за установленное число резов. Толщина металла, удаляемого за единичный проход резца, в механообработке называется глубина резания и меряется в миллиметрах. В технологических расчетах и таблицах такой параметр обозначают буквой t.

При операциях обточки она равна 1/2 разности диаметров перед и после обточки детали и вычисляется по формуле:

где t – глубина резания; D — диаметр заготовки; d – установленный диаметр детали.

При операциях подрезки — это размер металлического слоя, удаляемого с торца заготовки за единичный проход резца, а при проточке и отрезке — глубина канавки.

В безупречном случае на убирание припуска требуется один проход резца. Однако в реальности токарный процесс, в основном, в себя включает черновой и чистовой этап обработки (а для поверхностей с очень высокой точностью – и получистовой). При неплохих характеристиках и форме заготовки две данные операции делаются за два-три прохода.

Подача при токарной отделке — это длина пути при поперечном перемещении кромки резки резца, совершаемом ей за единичный оборот шпинделя. Ее измеряют в мм/об, в технологичной документации обозначают буквой S и выбирают по технологическим справочникам. Величина подачи зависит от мощности основного привода, значения t, габаритов и физических параметров отделываемой заготовки. При точении она рассчитывается по формуле:

Продуктивность токарного оборудования напрямую связана с величиной подачи.

При операции точения подача на токарном станке должна ставиться на предельное количество, но с учетом технологических показателей станка и используемого инструмента. При операциях по черновому точению она подчиняется от мощности основного привода и стойкости детали. А при чистовом точении главным критерием считается установленный класс шероховатость поверхности.

Скорость резания при токарной отделке — это общаяя траектория кромки резки резца за единицу времени. Ее размерность — в м/мин, а в таблицах и расчетах ее обозначают буквой v и выбирают по технологичной документации или рассчитывают по формулам. В последнем варианте расчет происходит в следующей очередности:

• вычисляется величина t;
• по справочнику подбирается значение S;
• устанавливается табличное значение vт;
• рассчитывается уточненное значение vут (умножением на корректирующие коэффициенты);
• с учетом частоты вращения шпинделя подбирается практическое значение vф.

Такой параметр считается одной из основных параметров продуктивности металлорежущего оборудования и влияет напрямую на рабочие рабочие режимы токарного станка, износ инструмента и качество поверхности которая обрабатывается.

Выбор режима в работе

Расчет режимов резания при токарной отделке выполняется профессионалами отдела основного технолога предприятия или технологического бюро цеха. Полученные результаты заносят в операционную карту, в которой приводится очередность этапов, список инструмента и режимы изготовления необходимой детали на определенном токарном станке. Фабричные и цеховые технологи рассчитывают параметры тех. процесса и подбирают необходимые инструмент и оснастку, применяя конструкторские чертежи, эмпирические формулы и табличные критерии из технологических справочников. Но в работе настоящие условия точения могут разниться от нормативных по следующим причинам:

• снижение точности оборудования в результате износа;
• отклонения в геометрических размерах и физических характеристиках заготовки.
• несоответствие параметров материала расчетным.

Детали резания при токарной отделке

По этому для уточнения расчетных технологических режимов используют метод пробных проходов: точение маленьких участков поверхности с выбором режимов и дальнейшим замером геометрии и качества поверхности. Основные минусы такой отладки тех. процесса — это возрастание затрат труда и сверхнормативное применение производственных ресурсов. По этому его применяют крайне редко:

• единичное изготовление без операционной карты;
• обозначение точности работы токарного оборудования перед запуском партии;
• работа с неполноценными заготовками (брак и погрешность размеров);
• обточка литейных и кованых заготовок, не прошедших предварительную обдирку;
• пуск в производство изделий из материалов нового поколения.

При первом запуске в производство нового изделия, отделываемого на автоматизированном оборудовании, также делают пробное точение и выбирают ручным способом режимы резания. Станок для токарных работ с программным обеспечением делает все операции по программе, по этому оператор не всегда может исправлять параметры его работы.

Помимо углеродистых сталей на токарном оборудовании отделывают такие металлы как легированная сталь, чугун, титан, алюминиевые сплавы, бронза и остальные сплавы меди. Кроме этого, такую обработку применяют для точения материалов с невысокой температурой плавления и возгорания, например как пластики и дерево. Во время работы с пластмассами токарные станки очень часто используют во время обработки деталей из фоторопласта, полистирола, полиуретана, органического стекла, текстолита, а еще эпоксидных и карбомидовых композитов. Все перечисленные группы материалов имеют собственные характерности расчета и использования на практике режимов точения. Это отлично видно на примере токарной обработки нержавеющей стали — самого популярного после углеродистой стали конструкционного материала.

Нержавейка отличается малой теплопроводностью, вязкостью, устойчивостью к коррозии, сохранением прочности и твердости при больших температурах, а еще неодинаковым упрочнением. Более того, в состав отдельных сортов нержавейки входят легирующие добавки очень высокой твердости с абразивными свойствами. По этому во время работы с ней в работе используют специализированные режимы точения и методы охлаждения и смазки детали.

Обработка нержавеющей стали проводится на максимальных оборотах при уменьшенной подаче. Высокая вязкость данного материала содействует созданию непрерывной вьющейся стружки.

Для решения данной трудности используют резцы со стружколомом. Для отвода тепла и смазки поверхности которая обрабатывается в зону для работы подается специализированная СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) на основе олеиновой кислоты. Это понижает нагрев заготовки и уменьшает износ резца. В наши дни очень часто используют сегодняшние методы, которые также делают меньше износ инструмента: направление в зону для работы ультразвуковых волн и подвод к металлу слаботочных импульсов.

Вычисление скорости резания

Время точения металла (tосн, основное время) — самая затратная составная часть в суммарном времени изготовления единичного изделия. По этому от скорости выполнения этой технологичной операции зависит финансовая результативность применения токарного оборудования. Профессиональный расчет скорости резания при токарной отделке важен не только с точки зрения стоимостных критериев производственной операции. Ошибки в расчете и использовании данного параметра может привести не только к браку детали, но и к повреждению токарного оборудования, оснастки и инструмента. Дальше приводится очередность расчета данного показателя для самой популярной операции — обточки цилиндрической поверхности.

Решающие факторы, которые влияют на скорость резания

Скорость резания v имеет размерность м/мин и в общем виде вычисляется по формуле:

где D — диаметр заготовки в мм; n — скорость шпинделя в оборотов в минуту.

Но на токарном оборудовании невозможно количественно задать v в качестве параметра управления. Во время работы на токарных станках предусматривается регулировка только оборотов шпинделя и подачи инструмента, которые будет зависеть не только от значения v, но и от ряда прочих моментов: материала детали, мощности основного привода, вида точения и параметров инструмента для резки. По этому при расчитывании режимов первым делом формируют расчетные обороты шпинделя:

На основании результата который получился по таблицам справочной литературе подбирают подходящее значение v, которое зависит глубины точения, подачи, материала, типа резца и вида операции.

Для расчета теоретической глубины резания t на основании чертежа формируют размерные характеристики детали и заготовки, а потом с учетом параметров геометрии инструмента вычисляют ее по формуле:

где D — диаметр заготовки; d – конечный диаметр детали.

После вычисления величины t по справочникам формируют табличное значение подачи S в мм/об. В справочных таблицах взяты в учет: материал (разные стали, бронза, чугун, титан, силумины), вид точения (черновое, чистовое), параметры резца и геометрия его подхода к поверхности которая обрабатывается. После по технологическим таблицам на основании полученных величин t и S формируют v? — табличное значение скорости резания.

Дальше v? должна быть скорректирована в согласии с настоящими условиями точения, к которым относят: период стойкости и технические параметры резца, характеристики прочности материала, физическое состояние поверхностей которая обрабатывается, геометрия резания.

Корректировка vт выполняется при помощи группы поправочных коэффициентов:

где то_ут — уточненная скорость резания; K1 — показатель, зависящий от рабочего времени резца; K2, K4 — коэффициенты, зависящие от параметров в техническом плане резца; K3 — показатель, зависящий от состояния поверхности которая обрабатывается; K4 — показатель, зависящий от материала резца; K5 — показатель, зависящий от геометрии обработки.

После расчета vут вычисляют уточненную частота вращения шпинделя nут по следующей формуле:

Значение nут должно лежать в диапазоне паспортных скоростей основного привода станка, которые приведены в заводской документации токарного оборудования. Если полученная в результате расчетов nут не имеет точного соответствия в таблицах станка, то нужно применить ближайшее наименьшее число.

Формулы для токарной обработки

На последней стадии рассчитывают фактическую скорость резания v_ф:

V_ф напрямую связана с мощностью основного мотора станка. По этому она является главным параметром при подборе определенного типа токарного станка для обработки необходимой детали.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.