Выбор режима обработки на станках с ЧПУ

Выбор режимов обработки резанием

При назначении режимов обработки резанием на определенную операцию учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования, прежде всего его жесткость.

Элементы режима обработки резанием следующие:

глубина резания t: при черновой обработке назначают по возможности максимальную t, равную большей части припуска, при чистовой обработке — в зависимости от требуемых точности размеров и шероховатости обработанной поверхности;

подача S: при черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности узлов станка и технологической оснастки, мощности привода станка, прочности режущей части инструмента и других ограничивающих факторов; при чистовой обработке — в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности;

скорость резания ʊ, которую рассчитывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки.

Точение. Глубина резания зависит от припуска на обработку; следует стремиться производить обработку за одни рабочий ход или сокращать число рабочих ходов. Суммарный припуск распределяется следующим образом: 60 % на черновую обработку и 40 % — на чистовую или 45 % на черновую обработку, 35 % — на получистовую и 20 % на чистовую. При параметре шероховатости обработанной поверхности Ra = 3,2 мкм включительно t = 0,5...2,0 мм, при Ra > 0,8 мкм t = 0,1...0,4 мм.

При черновом точении подача принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости и прочности режущей пластины и державки. Рекомендуемые подачи при черновом наружном точении в черновом растачивании приведены в табл. 4.21 и 4.22.

Подачи при чистовом точении выбирают в зависимости от требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности и радиуса при вершине резца (приведен в табл. 4.23, 4.24), типовые режимы резания приведены в табл. 4.25.

При наружном продольном и поперечном точении и растачивании скорость резания рассчитывают по эмпирической формуле , где C_ʊ - коэффициент который определяют в зависимости от свойств обраба­тываемого материала; Т — период стойкости инструмента; х, у — показатели степени, опреде­ляющие влияние на силу резания соответствен­но глубины резания и подачи на допустимую скорость резания; k_ʊ — произведение коэффи­циентов, учитывающих влияние прочности и вида заготовки k_mʊ, k_3ʊ, угла в плане φ и мате­риала инструмента k_φʊ и k_uʊ.

Существенное влияние на силу резания ока­зывают марки твердого сплава. Если принять, что для сплава ВК6 k_uʊ= 1, то для сплава ВК2 k_uʊ= 1,2, для ВКЗ 1,15, для ВК8 k_uʊ = 0,83.

4.21. Значения подачи при черновом наружном точении быстрорежущей стали резцами с пластинами из твердого сплава

Примечания:

1. Меньшие значения подач соответствуют меньшим размерам державки резца и более прочным обрабатываемым материалом.

2. При обработке жаропрочных сталей и сплавов подачи свыше 1 м/об не применять.

3. При обработке прерывистых поверхностей и при работах с ударами табличные значения подач следует умножить на коэффициент 0,75 — 0,85.

4. При обработке закаленных сталей табличные значения подач следует умножить на коэффициент 0,8 для стали с HRC_э44—56 и на 0,5 для стали с HRC_э57—62.

4.22. Значения подачи при черновом растачивании на токарных, токарно-револьверных станках резцами из быстрорежущей стали из твердого сплава

Примечание. Большие значения подач рекомендуются для меньшей глубины резания при обработке менее прочных материалов, меньшие – для большей глубины и более прочных материалов.

4.23. Значения коэффициента С_ʊ и показателей степени в формулах скорости резания при обработке резцами

Обработка конструкционной углеродистой стали, σ_в = 750 Мпа

*Без охлаждения. **С охлаждением.

4.24. Значения подачи при радиусе r при вершине инструмента

Примечание. Подачи даны для обработки сталей с σ_в = 700...900 МПа и чугунов; для сталей с σ_в = 500...700 МПа значения подач следует умножить на коэффициент 0,45, для сталей сσ_в= 900...1100 МПа значения подач умножать на коэффициент k = 1,25.

4.25. Режимы резания при наружном продольном точении и отрезке деталей из закаленной стали резцами с пластинами из твердого сплава

Примечание. В зависимости от глубины резания табличное значение скорости резания умножают на поправочный коэффициент: 1,15 при t = 0,4...0,9 мм; 1,0 при t = 1...2 мм и 0,91 при t = 2...3 мм.

Для сплавов группы ТК эти данные следующие: для Т5К10 k_иʊ = 0,65, для Т5К6 k_иʊ = 1,0, для Т30К4 k_иʊ= 1,4, для Т60К6 k_иʊ = l,91.

Сила резания обычно раскладывается на три составляющие, направленные по осям коорди­нат станка: тангенциальную Ft, радиальную F_r и осевую F_a

При наружном продольном точении, растачи­вании, отрезании и фасонном точении эти со­ставляющие (Н) рассчитывают по формуле

При отрезании, прорезании и фасонном точе­нии t — длина лезвия отрезного и фасонного резца.

Постоянная С_р и показатели степени х, у, п выбирают для конкретных условий обработки (табл. 4.26).

4.26. Значения коэффициентов и показателей степеней

Сверление, рассверливание, зенкерование, развертывание определяются следующими ре­жимами.

При сверлении t =0,5D при рассверливании t = 0,5(D — d), где D — диаметр отверстия, d — диаметр заготовки.

При сверлении отверстий S (мм/об) равна перемещению инструмента или заготовки в на­правлении оси вращения за один оборот. При рассверливании отверстий подача, рекоменду­емая для сверления, может быть увеличена до 2 раз.

Типовые режимы обработки даны в табл. 4.27 и 4.30.

Ниже приведены значения коэффициента k_mʊ в зависимости от механических характеристик обрабатываемой стали σ_в для резцов с пластина­ми твердого сплава:

Значение k_зʊ при обработке горячекатаного проката резцами с твердосплавными пластина­ми принято за единицу; при обработке холодно­тянутого проката k_зʊ=1,1, поковок с окалиной и наклепом k_зʊ = 0,95, без них — 0,95. При об­работке отливок без корки k_зʊ = 0,97, с коркой k_зʊ= 0,7.

Поправочный коэффициент k_зʊ на угол в пла­не инструмента при точении твердосплавными резцами при обработке сталей при φ = 45k_φʊ = 1,0. При меньших углах (φ = 30°) k_φʊ=1,13, при больших (φ = 60°) k_φʊ =0,9,при φ=75° k_φʊ = 0,26, при φ = 90° k_φʊ = 0,81.

2.27. Значения подачи, мм/об, при сверлении стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов сверлами из быстрорежущей стали

Примечание. Приведенные значения подачи применяют при сверлении отверстий глубиной l < 3D с точностью не выше 12-го квалитета при жесткой технологической системе. В противном случае вводят поправочные коэффициенты: на глубину отверстия — k_is =0,9 при l < 5D; k_is = 0,8 при l < 7D; на инструментальный материал — k_иs=0,6 для сверла с режущей частью из твердого сплава.

Значения коэффициентов С_ʊ, q, у, т

4.29. Значения коэффициента C_ʊ и показателей степени при рассверливании, зенкеровании и развертывании конструкционной углеродистой стали с σ_в = 750 МПа

4.30. Значения подачи, мм/об, при обработке отверстий зенкерами из быстрорежущей стали и твердого сплава

Примечание. Поведенные значения подачи применять для обработки отверстий с до­пуском не выше 12-го квалитета. Для достижения более высокой точности (9— 11-й квалитеты), а также при подготовке отверстий под последующую обработку разверткой или под нарезание резьбы метчиком вводить поправочный коэффициент на значения подачи k_os = 0,7.

Скорость резания, м/мин, при сверлении , при рассверливании

Значения коэффициентов C_s и показателей степени приведены в табл. 4.28—4.30, коэффи­циентов k_ʊ, k_ʊT , k_is, k_lʊ в табл. 4.31—4.33. Режи­мы резания при сверлении приведены в табл. 4.34.

Мощность резания, кВт, определяют по фор­муле N=M_крn/9750 , где частота вращения инструмента или заготовки, мин^-1 п = 1000/(πD).

Фрезерование осуществляют лезвийным ин­струментом на следующих режимах.

Глубина резания t при цилиндрическом фре­зеровании зависит от припуска, а также от жесткости и мощности станка.

Движение подачи определяется параметра­ми: S_z — подача на зуб фрезы, мм/зуб, харак­теризует величину нагрузки на каждый зуб фре­зы в процессе резания; S_o, S_z, z—подача на оборот фрезы, мм/об, и ʊ_s = S₀n = S_zz— скорость движения подачи, мм/мии; от нее зависят основное технологическое время и производи­тельность обработки.

4.31. Значения периода стойкости Т, мин, принятые при расчете режимов резания спиральными сверлами из быстрорежущей стали Р18

4.32. Значения поправочного коэффициента скорости резания k_T в зависимости от принятых периодов стойкости при сверлении спиральными сверлами из быстрорежущей стали Р18

4.33. Значения поправочных коэффициентов kl_s и kl_ʊ в зависимости от глубины отверстия стали и чугуна спиральными сверлами из быстрорежущей стали Р18

4.34. Режимы резания при сверлении конструкционных углеродистых и легированных сталей сверлами, оснащенными твердым сплавом ВК8

Решающим фактором при выборе подачи яв­ляется прочность режущей кромки; она харак­теризуется наибольшей подачей на зуб S_zmax Значение подачи при обработке обычных конст­рукционных сталей находят исходя из макси­мальных толщин срезаемого слоя а: а_тах ~ «0,30...0,35 мм для фрез из быстрорежущей стали и а_mах = 0,25 мм для фрез, оснащенных твердым сплавом.

Значение S_zmax зависит от допустимого износа по задней поверхности h₃, а также от скорости резания v: чем меньше h₃ и ʊ, тем больше наи­большая допустимая подача режущей кромки. S_zmax также зависит от схемы расположения заготовки относительно фрезы: при расположе­нии заготовок, которому соответствует начало врезания зуба с наименьшей толщины срезае­мого слоя, S_zmax вдвое больше, чем при сим­метричном фрезеровании.

Скорость резания при

фрезеровании выбирают исходя из допустимого износа фрез при принятой

экономически целесообразной стойко­сти по формуле

Значения коэффициента C_ʊ и показателей степеней для торцового фрезерования корро­зионно-стойкой стали Х18Н9Т (σ_в = 141 МПа) фрезами, оснащенными твердым сплавом ВК8, приведены в табл. 4.35, значения скорости ре­зания — в табл. 4.36.

4.35. Значения коэффициентов С ʊ, х ʊ, у ʊ, z ʊ, r ʊ, q ʊ.

4.36. Значения скорости резания ʊ, м/мин, при фрезеровании конструкционных углеродистых, хромистых и хромоникелевых сталей торцовыми фрезами с пластинами из твердого сплава Т15К6

Значения периодов стойкости Т (мин) торцо­вых фрез с пластинами из твердого сплава Т15К6 при фрезеровании стали, принятые при расчете режимов резания, в зависимости от диаметра обработки D следующие:

Скорость резания зависит также от вида заготовки: если при обработке проката принять ее равной 1,0, то при обработке поковок она равна 0,9, при обработке отливок — 0,8.

Главная составляющая силы резания при фрезеровании — окружная сила (Н).

где z — число зубьев фрезы; n — частота вра­щения фрезы, мин^-1.

Значения С_р , х, у, и, q приведены в табл. 4.37.

Крутящий момент, Н*м, иа шпинделе M_кр= F_tD/(2-100), где D — диаметр фрезы, мм.

Мощность резания, кВт, N_e — F_t ʊ/(1020 • 60).

Резьбонарезание осуществляется по неслож­ным кинетическим схемам [4]. При нарезании резьбы резцами различают продольное D_sпp и поперечное D_sпоп движения подачи. Последнее определяет глубину резания t, равную высоте резьбового профиля, при нарезании резьбы за один рабочий ход или части высоты профиля, соответствующей числу рабочих ходов, необхо­димых для образования резьбы. Если шаг резь­бы P < 2,5 мм, движение подачи D_Sр имеет радиальное направление S_p , и образование резьбы происходит по профильной схеме (рис. 4.25, а). Если шаг резьбы Р > 2,5 мм, черновые ходы выполняют по генераторной схеме с попереч­ным движением подачи, параллельной боковой стороне резьбового профиля, оставляя припуск l на чистовые рабочие ходы инструмента, вы­полняемые по профильной схеме резания (табл. 4.38).

Скорость резания, м/мин, при нарезании кре­пежной резьбы резцами с пластинами из твердого сплава при нарезании крепежной и трапецеидальной резьб резцами из быстрорежущей стали где i_x –число рабочих ходов.

Скорость резания, м/мин, при нарезании метрической резьбы метчиками, круглыми плашками и резьбовыми головками

Значения C_ʊ, х, у, m даны в табл. 4.39. Тангенциальная составляющая (Н) силы ре­зания при нарезании резьбы резцами

Крутящий момент (Н-м) при нарезании резь­бы метчиками, резьбовыми головками.

4.37. Значения коэффициента С_р и показателей степени при обработке конструкционной углеродистой стали с σ_в = 750 МПа

Значения подачи S_z на один зуб гребенчатой фрезы

4.39. Значения коэффициентов и. показателей степени в формулах для определения скорости резания для резьбовых инструментов при обработке конструкционной углеродистой стали с σ_В = 75О МПа

4.40. Значения коэффициентов и показателей степени при нарезании резьбы в стали конструкционной углеродистой (σ_в=750 МПа)

М_кр = 10C_MD^qF, где Р—шаг резьбы, мм; i — число рабочих ходов; D — номинальный диа­метр резьбы, мм.

Коэффициент k_p учитывает качество обраба­тываемого материала.

Значения С_р , С , у и q приведены в табл. 4.40.

Мощность, кВт, при нарезании резьбы: рез­цами Р = F_tʊ/(1020-60), при нарезании метчи­ками, плашками и резьбовыми головками Р = Мп/975, где п= 1000ʊ/(πD).

Протягивание осуществляется при продоль­ном движении многозубого инструмента. Элементами резания при протягивании являются периметр обрабатываемой поверхности — наи­большая суммарная длина лезвий всех одно­временно режущих зубьев (мм), подача на одни зуб S_z (мм/зуб) и скорость резания ʊ.

Периметр обрабатываемой поверхности сос­тавляет B_Zi/z_c . Здесь В —длина обрабатывае­мого контура заготовки; Z₁—l/t — наибольшее число одновременно режущих зубьев, где l — длина обрабатываемой поверхности, мм; t — шаг режущих зубьев; z_с — число зубьев в сек­ции протяжки при прогрессивной схеме ре­зания. Вычисленное значение z₁ округляют до ближайшего целого числа.

4.41. Параметры режима резания при шлифовании

*В — ширина круга, мм.

4.42. Значения коэффициента С_n и показателей степени r, х, у, q

Обозначения: СЗН — сталь закаленная и незакаленная; СЗ — сталь закаленная; СН — сталь незакаленная.

Шлифование осуществляется абразивным инструментом. Основными элементами резания при шлифовании являются: линейная скорость или скорость поступательного движения заго­товки ʊ_з, (м/мин), толщина снимаемого слоя t (мм), продольная подача S_пp. Она измеряется в направлении его оси в мм на один оборот за­готовки при круглом шлифовании или в мм на каждый ход стола при плоском шлифовании периферией круга.

Режимы резания при различных видах шли­фования конструкционных и инструментальных сталей приведены в табл. 4.41.

Эффективная мощность (кВт) при шлифова­нии периферией круга с продольной подачей Р = С_N ʊ^r₃t^xS^yd^q, при шлифовании торцом круга P=C_Nʊ^rt^xb^r, где С_N — коэффициент, завися­щий от вида шлифования и диаметра шлифуе­мой поверхности; d — диаметр шлифования, мм; Ь — ширина шлифуемой поверхности, мм, рав­ная длине шлифуемого участка заготовки при круглом шлифовании и поперечному размеру поверхности заготовки при шлифовании торцом круга.

Значения параметров С_N r, х, у, q приведе­ны в табл. 4.42.