Как рассчитать режимы резания при токарной обработке: примеры расчетов, таблица

Значительная часть промышленности – изготовление деталей при помощи металлорежущих агрегатов. За несколько десятилетий технологии сильно видоизменились, но суть остается прежней: снимаются лишние слои до получения элемента с заданными параметрами. Давайте вместе рассмотрим, как рассчитать режимы оптимального резания при грамотной токарной обработке на станке по таблицам.

Содержание статьи:

  1. Ключевые моменты процесса
  2. Какие бывают станки
  3. Основные параметры
  4. Проверка корректности рабочих параметров
  5. Способы выбора действия
  6. Выбор резца
  7. Как вычислить скорость

Ключевые моменты процесса

Для работы подойдут следующие материалы: металлы, пластики, дерево, минералы. Конечно, для каждого конкретного случая требуется особый инструмент и технологические приемы. Если труд с относительно мягкими из них (пластмасса, алюминий, бронза) обычно не вызывает сложностей, то высоколегированные стали требуют строгого контроля качества заточки. В противном случае происходит быстрый износ режущей кромки. Для увеличения эффективности обязательно использовать эмульсию, обеспечивающую снижение трения и охлаждение рабочей зоны.

Кратко опишем процесс:

  1. Деталь закрепляется в патроне или на двух центрах;

  2. В зависимости от необходимых манипуляций выбираются параметры режима резания при токарной обработке;

  3. Предмет устанавливается в правильное положение и проверяется надежность всех фиксаций;

  4. Находим первую точку касания;

  5. Начинаем снимать металл или другой материал;

  6. Контролируем габариты штангенциркулем и микро́метром;

Следует четко понимать, что приемы достаточно разнообразны, и невозможно коротко описать все нюансы. Заготовка может быть величиной от доли миллиметра до нескольких десятков метров. Характеристики изделия кардинально отличаются по твердости и вязкости. Уровень первичной отделки болванки может быть самым разным и иметь внешний слой с другими качествами. Часто нужно сделать сферическую поверхность на маленьком участке. Это накладывает определенные ограничения, так как часть приспособлений не рассчитана на циклические нагрузки.

Какие бывают станки

В зависимости от технологических потребностей применяют разное оборудование. Принято деление на следующие подвиды:

  • Токарно-винторезный. Это наиболее распространенный агрегат, позволяющий выполнять внушительный спектр работ. Пожалуй, любимым у токарей является К 62 в различных модификациях. Вся группа включает в себя универсальные устройства, отличающиеся степенью автоматизации и габаритами обрабатываемой детали. Большемерные заготовки точатся на ДИП 500. Для обучения специалистов используют модели ТВ-4 или ТВ-16.

  • токарно-винторезный станокКарусельный аппарат предназначен для придания формы изделиям крупного диаметра. Внешне он представляет собой стол с патроном значительных размеров, вращающийся в горизонтальной плоскости. Инструмент для рассечения подается сверху и может быть не один. Названием он обязан схожести с детскими аттракционами.

  • Лобовой. Можно сказать, что это такой же станок, только положенный набок. Это продиктовано технологической целесообразностью при некоторых производствах. Конструкции этой группы не имеют задней бабки и фиксация происходит только благодаря губкам. Основное преимущество – возможность придания изделию конической формы.

  • лобовой режущий станокРевольверный незаменим при изготовлении изрядного количества одинаковых деталей из нормированного материала. Например, сгонов из металлической трубы. За счет этого резко повышается эффективность, снижается брак и оптимизируются все процессы. Но у него есть главный недостаток – узкая специализация.

  • револьверный аппаратАвтомат продольного точения позволяет синхронизировать движение в двух плоскостях и создавать элементы сложной конфигурации, например, спирали с большим шагом. Как режущий предмет могут использоваться фрезы и сверла.

  • автомат продольного точенияМногошпиндельный автомат применяется для вальцевания элементов сразу несколькими насадками за одну установку. Бывают автоматические и полуавтоматические.

  • многошпиндельный автоматЧПУ. Если оснастить любое устройство для обработки металла системой, координирующей порядок, то мы получим центр с числовым программным управлением. При массовом производстве этот комплекс наиболее эффективен.

станок ЧПУ

Способы и правила определения режимов приемлемого резания при точении: формулы

Для разных материалов и необходимой чистоты существуют свои оптимальные системы, включающие в себя скорость подачи, глубину захода и вид заточки.

Многие универсальные токари определяют эти параметры «на глазок». Тем более, они сильно зависят от технических характеристик самого́ станка. При создании программ для ЧПУ и полуавтоматики применяются конкретные математические варианты расчета. За основу берутся качества заготовки (твердость, вязкость, хрупкость, абразивность, подверженность температурным изменениям). Под это разрабатываются инструменты (как правило, несколько для различных технологических приемов). Затем происходит определение режимов идеального резания при умелой токарной обработке на основе жестких правил. Это дает приблизительные показатели, по которым можно назначить оптимальные значения. Более точные данные получаются эмпирическим путем (в процессе стендовых испытаний).

После этого возможно задать для каждой конкретной цели темп вращения шпинделя, интенсивность движения стержня для рассечения и его заглубление.

Название

Формула

Расшифровка

Частота вращения

n=Vc1000Dc (min/1)

n – оборот в минуту.

Скорость рассекания

Vc=Dcn1000 (m/min)

V – линейная скорость

D – диаметр.

Подача

Vf=nf(mm/min)

V – подача.

f – шаг за 1 оборот.

Удельный съем материала

Q=Vcapf (см3/min)

Q – объем среза в мин.

ар – заглубление.

Поперечное сечение стружки

A=hb=apf(mm2)

А – площадь сечения

Основная сила

Fc=Ak01.1h-mo(N)

F – сила резания

h – толщина стружки.

Мощность привода

Pmot=FcVc60000(kW)

Р – минимально необходимая мощность.

Время

Th=Imfn(min)

Т – конечный результат

Наиболее распространенное сырьё – сталь и чугун. Вот таблица рекомендованных режимов резания при их токарной обработке:

Обрабатываемый материал в кг/мм2

Сечение от 0,4 мм

c x y

0,4 – 0,2

c x y

0,2 – 0,1

c x y

С

35

45

55

65

75

85

Ч

155

170

190

210

88,5 0,28 0,6

61 0,28 0,6

45 0,28 0,6

35 0,28 0,6

28,3 0,28 0,6

23,4 0,28 0,6

32,7 0,2 0,4

28 0,2 0,4

23,2 0,2 0,4

19,5 0,2 0,4

106,3 0,28 0,4

73,3 0,28 0,4

54 0,28 0,4

42 0,28 0,4

34 0,28 0,4

28,1 0,28 0,4

35,8 0,2 0,3

30,7 0,2 0,3

25,4 0,2 0,3

21,4 0,2 0,3

124,7 0,28 0,3

86 0,28 0,3

63,4 0,28 0,3

49,3 0,28 0,3

39,9 0,28 0,3

33 0,28 0.3

42,1 0,2 0,2

36,1 0,2 0,2

29,9 0,2 0,2

25,2 0,2 0,2

Основные параметры

Время изготовления детали зависит от трех значений. Они определяют, какое количество металла будет сниматься за определенный период.

На практике предпочтительные величины можно узнать по справочнику режимов оптимального резания для грамотной токарной обработки. Они дают габариты, на которые можно опираться, как на базовые.

В дальнейшем придется учитывать как особенности оборудования (биение, дребезг, мощность, износ), так и отклонения в свойствах материала. Различные партии могут отличаться достаточно сильно, особенно это актуально для рядовых сортов черных металлов. Если в производстве использовать сырье с жестко заданными значениями, то такой процесс может стать экономически невыгодным из-за высокой цены.

Глубина

Это толщина слоя, удаляемая за один проход. На этот параметр влияет свойство поверхности, технические характеристики, качество резца (твердость и угол заточки) и скорость.

параметры токарной обработкиПодача

Показывает, на какое расстояние перемещается точка контакта за единицу времени. В универсальных станках рассматриваются её продольный и поперечный виды. Свои особенности есть при изготовлении конусов. Засчет увеличения радиуса заготовки при работе с внешней стороной, нагрузка на инструмент увеличивается, и это необходимо учитывать. У большинства аппаратов предусмотрены разнообразные программы движения от минимальных до резьбовых. На передней панели управления рычагом выставляется одна из функций, обеспечивающая смещение режущей кромки при каждом вращении вала. Это достигается усилием с коробки передач на суппорт (синхронно с вращением переднего шпинделя).

Скорость

расчет скоростиПо этой формуле понятно, как рассчитать и сделать определение режимов идеального резания при наружном и внутреннем точении.

Величины количества оборотов и диаметра заготовки поставлены, как пример. Соответственно, на показатель V влияет расстояние от центра и угловой темп патрона.

Теперь, зная ширину прохода резца и его заглубление, легко понять, какой объем сырья снимается за промежуток времени.

Проверка корректности рабочих параметров

Теоретические данные, полученные с помощью вычислений, способны дать результаты с довольно большими допусками. Чтобы окончательно выбрать оптимальный порядок, необходимо проверить эти выкладки на практике на наличие погрешностей. Отличаться могут как физические свойства материала, так и технические характеристики станка. В жизни не бывает абсолютно одинаковых агрегатов.

Корректировка режима обязательна каждый раз при:

  • запуске новой серии;

  • смене оборудования;

  • замене партии заготовок.

При этом производится пробная обработка с плавным изменением всех рекомендуемых габаритов и выбираются значения, наиболее подходящие для этого случая. Похожие действия нужно повторить и при смене инструмента. Для бесперебойной эксплуатации рекомендуется подобрать норматив с достаточным запасом. Это позволит избежать брака и сэкономить время на переналадку.

Способы выбора действия

Имея на руках марку стали обрабатываемой детали и необходимую степень точности, можно получить предварительные цифры и осуществить расчет режимов для токарных операций.

Приняв первичное решение, нужно произвести пробную точку в рекомендуемых границах. По характеру стружки принимается решение снизить или увеличить вышеназванные основные параметры. В массовых производствах используются инструменты с фиксированной установкой.

После пробного прогона и принятия решения данные заносятся в технологическую карту. Существуют процессы, когда резец испытывает разные нагрузки на одном проходе. Если обрабатывать торцевую поверхность или конус, то порядок обтачивания будет отличаться в зависимости от расстояния до центра. Достаточно сильная разница может быть между черновой и чистовой точкой. Поэтому и приемы тоже различны. В карте обязательно отображаются такие особенности.

Выбор резца

От правильного определения режущего предмета напрямую зависит и скорость, и качество. Иногда для снятия слоя применяются фрезы или абразивные камни.

Расчет режимов для стали 45 или бронзы кардинально отличается. Если обработка сплава меди – задача посильная для начинающего токаря, то высокоуглеродистое железо повышенной прочности требует профильных инструментов и оборудования большого класса точности. К таким изделиям в большинстве случаев предъявляются высокие требования по уровню отделки. Если медный сплав засчет своей пластичности и скользкости прощает небольшую небрежность, то микроскопические отклонения при производстве коленчатого или распределительного вала, деталей коробки скоростей резко снижают срок службы готового продукта и все эксплуатационные характеристики.

Принципиально существует несколько видов режущего механизма, подходящего для разнообразных операций. Они могут быть цельными из твердого сплава, сборными и комбинированными.

По возможностям подразделяются на следующие виды:

  • Проходной – позволяет эффективно формировать цилиндрическую поверхность по внешнему радиусу;

  • Расточной – с помощью него точатся внутренние диаметры после сверления;

  • Отрезной – за счет конструкции способен углубляться в массив на пару сантиметров. Предназначен для отделения и заготовки канавок;

  • Резьбовой – обладает заниженным профилем.

Дальнейшие модификации применяются для решения нестандартных задач (например, создание профиля с заданным углом).

Острие изготавливается из высокопрочных сплавов с содержанием вольфрама, титана, тантала и т. д. Широкое распространение получили инструменты на основе карбидов. В особо сложных случаях лучше использовать абразивные материалы, где присутствуют корунд, алмаз.

Намного проще обстоит дело с мягким сырьем (бронза, алюминий). Здесь достаточно стали марки Р5М6 или аналогов.

Как вычислить скорость

Насколько быстро резец движется вдоль цилиндрической поверхности, можно легко узнать по количеству оборотов и расстоянию от центра до точки соприкосновения. Интенсивность подачи влияет на это минимально.

Металлообработка — это многогранный процесс, требующий постоянного совершенствования технологий. На рынке периодически появляются новинки, существенно снижающие издержки и уменьшающие сроки изготовления. Например, ленточнопильные станки от производителя «Роста» позволяют снизить себестоимость выпускаемой продукции.

В заключение мы предоставляем вам два видео, из которых будет понятно, как определить типовые режимы резания, как произвести расчет, назначение операций, и как назначить задачи при автоматизированной точке.

LEAVE A COMMENT

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *