Толщина слоя металла которая срезается за 1 рабочий ход резца

Обновлено: 02.07.2024

Элементами процесса резанияявляются скорости главного движения резания и подачи, а также глубина резания. Совокупность этих элементов называется режимом резания.

Рис. 10.1. Схемы обработки заготовок: а – продольным точением; б – поперечным точением; в – растачиванием; г – фрезерованием; д – плоским шлифованием; е – круглым шлифованием; 1 – режущий инструмент; 2 – заготовка; 3 – станочное (рабочее) приспособление: 4 – обрабатываемая поверхность; 5 – поверхность резания; 6 –обработанная поверхность; 7 – прижим; 8 – базирующий элемент; V – движение резания; Sпрод, Sпоп, Sв, Sкруг – соответственно продольное, поперечное, вертикальное и круговое движения подачи.

Скорость резания V – путь точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в единицу времени в направлении главного движения. Размерность скорости резания: для лезвийной обработки – метр в минуту, для абразивной обработки – метр в секунду.

Если главное движение является вращательным, то:

для лезвийной обработки V = πDn / 1000,

для шлифования V = πDn/(1000 · 60), где D – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки или диаметр вращающегося инструмента, мм; n – частота вращения заготовки (инструмента), об/мин.

Если главное движение является возвратно-поступательным, а скорости рабочего и холостого ходов разные, средняя скорость, м/мин,

V = (К + 1)Lm / 1000,

где К = V_р.х/ V_x.x – коэффициент отношения скорости рабочего хода V_р.х к скорости холостого хода V_x.x; L – расчетная длина хода резца, мм; m – число двойных ходов резца в минуту.

Скорость движения подачи (подача) S – путь точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в единицу времени в направлении движения подачи. Различают: подачу в минуту (минутную) S_м – перемещение режущего инструмента в минуту, мм/мин; подачу на оборот So – перемещение режущего инструмента за один оборот заготовки или инструмента, мм/об; подачу на зуб S_z (для многозубых инструментов) – перемещение режущего инструмента за время поворота на угол, равный угловому шагу зубьев, мм/зуб; подачу на двойной ход S_2x – перемещение режущего инструмента за один двойной ход, мм/2х.

где z – число зубьев инструмента.

Глубина резания t – кратчайшее расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями, мм. При точении (рис. 10.2) глубина резания

t = 0,5(Dз − d),

где Dз и d – соответственно диаметры заготовки и обработанной поверхности, мм.

Рис. 10.2. Элементы процесса резания и геометрия срезаемого слоя: Dз – диаметр заготовки; d – диаметр обработанной поверхности; V – движение резания; Sпрод – движение продольной подачи; So – подача на оборот; t – глубина резания; а, b – толщина и ширина срезаемого слоя; φ, φ1 – углы в плане; CDE – сечение срезаемого слоя; ABE – несрезанный гребешок

Форма и размеры срезаемого слоя (см. рис. 10.2) зависят от глубины резания, подачи на оборот, геометрии режущего инструмента (углов φ и φ1) и формы режущей кромки инструмента. При перемещении инструмента вдоль оси заготовки его вершина описывает винтовую линию с шагом, равным Sо.

Следовательно, не вся площадь поперечного сечения материала ACDE будет срезана с заготовки. Действительное сечение срезаемого слоя BCDE = ACDE – АВЕ. Остаточное сечение АВЕ в виде винтовой линии останется на заготовке. Однако фактическая шероховатость обработанной поверхности определяется не только остаточным сечением АВЕ, но и физико-механическими свойствами материала заготовки, вибрациями технологической системы «станок – приспособление – инструмент – деталь».

Элементы режима резания

К основным элементам режима резания относят глубину, подачу и скорость резания. Рассмотрим схему резания при точении на примере обтачивания цилиндрической поверхности на токарном станке.

Глубина резания

t – глубина резания, величина снимаемого слоя металла, измеряемая перпендикулярно к обработанной поверхности и снимаемая за один проход режущего инструмента:

где D_заг – диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

d – диаметр обработанной поверхности, мм;

Глубина резания t принимается обычно равной припуску. При чистовом проходе t должна быть не более 1…2 мм.

Рисунок 4.1 – Элементы резания и геометрия срезаемого слоя

Подача

Подача S – величина (путь) перемещения режущей кромки за один оборот обрабатываемой заготовки, либо за один ход заготовки или инструмента в направлении движения подачи, мм/об, мм/дв.ход.

Подачу назначают из условия обеспечения требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности. Обычно работают на S_пр = (0,20…0,25) мм/об. Высокая чистота получается при работе на S_пр = 0,03…0,05 мм/об.

Эти параметры элементы режима резания t и S непосредственно влияют на размеры снимаемой стружки, так:

а – толщина срезаемого слоя, расстояние между двумя последовательными положениями главной режущей кромки за один оборот заготовки определяется а = S · sinφ;

в – ширина срезаемого слоя, расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания: в=t/ sinφ .

Заштрихованная площадь называется площадью поперечного сечения срезаемого слоя F:

F = t · S = a · b, мм 2 .

Скорость резания

V – скорость резания, путь перемещения обрабатываемой поверхности заготовки относительно режущей кромки резца в единицу времени, м/мин.

n – число оборотов заготовки/мин.

Если главное движение возвратно–поступательное, (например строгание), а скорости рабочего и холостого ходов различны, то скорость резания в м/мин находят по следующей зависимости

где L – расчетная длина хода инструмента;
m – число двойных ходов инструмента в мин;
К – коэффициент показывающий отношение скоростей рабочего и холостого ходов.

Для повышения производительности процесса обработки V резания должна быть наибольшей. Однако, скорость резания ограничивается стойкостью режущей кромки инструмента, т.е.

где Т – стойкость инструмента, т.е. способность сохранять в рабочем состоянии режущие кромки (до достижения критического критерия затупления h_зкр);

С_v – коэффициент учитывающий конкретные условия обработки: физико-механические свойства обрабатываемого материала, качество поверхности заготовки, углы резца, условия охлаждения и т.д.;

х_y и y_v – показатели степени при глубине резания t и подаче S, точно также как и С_v указаны в нормативных справочниках по резанию. Для определения оптимальной скорости резания нужен экономический анализ, необходимо выяснить, что выгоднее – повышение скорости резания или повышение стойкости инструмента. Например, расчетами или опытами выявлено, что при скоростях резания

Анализируя эти результаты можно отметить, что увеличение скорости резания на 25% приводит к снижению стойкости резца почти в три раза. Поэтому нужно учитывать, что по времени выгоднее – увеличение скорости или сохранение стойкости? В справочниках имеются рекомендуемые скорости резания V для данных конкретных условий обработки. При назначении V учитывают ее влияние на шероховатость поверхности, которая оказывает существенное влияние на износостойкость рабочих поверхностей детали, ее усталостную и коррозионную стойкость, а также на коэффициент полезного действия машин.

Шероховатость – один из показателей качества поверхности оценивается высотой, формой, направлением неровностей, включающая выступы и впадины на поверхности деталей, характеризующиеся малыми шагами т.е.

Она характеризуется тремя высотными параметрами R_a, R_r, R_max двумя шаговыми S_m, S и относительной опорной длиной t_р.

На шероховатость влияют режим резания, геометрия инструмента, вибрации, физико-механические свойства материала заготовки.

По современным представлениям сила трения F_т включает силу молекулярного взаимодействия контактирующих поверхностей и силу сопротивления их перемещению вследствие зацепления неровностей.

При благоприятном профиле износостойкость детали выше за счет меньшей величины контактных напряжений. Необходимо иметь ввиду, что усталостные разрушения вызываются знакопеременными нагрузками и трещины при этом развиваются с поверхности, причем в местах наиболее напряженных, т.е. во впадинах, где высокая степень пластического деформирования.

Следовательно скорость резания назначается таким образом, чтобы через определенное время (период стойкости Т) резец износился до значения критерия h₃. Так Т = 30…60 мин для резцов из быстрорежущей стали и Т_max = 90 мин – для резцов с напаянными твердыми сплавами.

Пример

Для определенных условий обработки на токарно-винторезном станке модели IК62 определим значения теоретической скорости резания V_т:

– при точении проходным резцом, оснащенным напаянной пластиной из твердого сплава ВК8
, м/мин;
– при точении проходным резцом, оснащенным напаянной пластиной из твердого сплава Р18
, м/мин.

Значения С_v = 5640 и 1500, m = 0,8, Х_v = 0,55 и У_v = 0,55 приняты из справочных нормативных материалов по резанию.

Необходимо отметить, что скорость резания не оказывает существенного влияния на шероховатость, как значение подачи.

По паспортным данным станка IК62 определяем фактическую скорость резания V_д.

Расчетная частота вращения шпинделя, пр (для V_т = 120 м/мин):

На станке V_т – теоретическая скорость резания для данных условий обработки, м/мин; D_з – диаметр заготовки, мм.

Машинное время обработки определяется по формуле

где l – длина заготовки, мм;

l₂ – длина перебега, по нормативным таблицам: для глубины резания

где d – диаметр, обработанной поверхности;

l₁ – длина врезания

где φ – главный угол в плане проходного резца, примем равным 60°.

S – продольная подача резца за один оборот заготовки. Теоретическое значение подачи S = 0,6 мм/об заменяем величиной ближайшей подачи, имеющейся на станке IК62, т.е. S = 0,61 мм/об.

Мощность Nр, затрачиваемую на процесс резания, при силе резания Рz = 300 кГ определяем по формуле

Необходимая мощность электродвигателя для выполнения заданного режима обработки

где η – коэффициент полезного действия (кпд), равный 0,75.

Коэффициент загрузки станка IК62 для указанной обработки, при мощности его электродвигателя N_ст = 10 кВт.

К параметрам процесса резания относят основное (технологическое) время обработки – время, затрачиваемое непосредственно на процесс изменения формы, размеров и шероховатости обрабатываемой поверхности заготовки.

При токарной обработке цилиндрической поверхности основное (машинное) время и элементы режима резания связаны зависимостью

где L_i = l + l₁ + l₂ – путь режущего инструмента относительно заготовки в направлении подачи ( l – длина обрабатываемой поверхности, мм; l₁ = t·ctgφ – величина врезания резца, мм; l₂ = 1–3 мм выход резца (перебег)), i =H/t число рабочих ходов резца, необходимое для снятия материала, оставленного на обработку (Н – толщина удаляемого слоя металла, мм).

В целом штучное время состоит

где Т_в – вспомогательное время необходимое для выполнения действий, связанных с подготовкой к процессу резания (подвод и отвод инструмента, установка и снятие заготовки и т.д.);

Т_об – время обслуживания рабочего места, оборудования и инструмента в рабочем состоянии;

Т_п – время на отдых и естественные потребности, отнесенное к одной детали.

Режимы резания при токарной обработке

При токарной обработке с заготовки за определенное число проходов снимается лишний металл, называемый припуском. В результате получается изделие заданной формы с требуемыми размерами и классом шероховатости поверхностей. В общем виде операция точения детали на токарном станке выглядит следующим образом: резец последовательно перемещается с заданной подачей вглубь металла вращающейся заготовки, при этом его режущая кромка за каждый оборот удаляет с заготовки заданную толщину металла.

Режимы резания при токарной обработке

Режимы резания при токарной обработке определяют на основании ряда технических показателей, среди которых самые значимые — это подача инструмента и частота вращения детали, закрепленной в шпинделе станка. Правильный выбор и применение режимов обработки гарантируют не только геометрическую точность и экономичность изготовления, но и сохранность детали, инструмента и оборудования, а также безопасность станочника.

Основные параметры

Одна из главных задач технологической подготовки производства при токарных работах — это определение рациональных режимов резания. При их расчете должны учитываться особенности обрабатываемого изделия и возможности станочного парка, а также наличие соответствующего инструмента, приспособлений и оснастки. Компоновка узлов и агрегатов токарного станка позволяет реализовать два определяющих вида движения, которые формируют заданную конфигурацию поверхностей детали: вращение заготовки (главное движение) и перемещение резца вглубь и вдоль поверхности детали (подача). Поэтому основными технологическими параметрами для токарного оборудования являются:

глубина резания;
подача и обороты шпинделя;
скорость резания.

Существует взаимовлияние режимов резания и основных элементов производственной экономики. Среди них самые значимые — это:

производительность оборудования;
качественные показатели производства;
стоимость выпускаемых изделий;
износ оборудования;
стойкость инструмента;
безопасность труда.

Понятие о режимах резания

Точение на предельных режимах повышает производительность токарного оборудования. Однако такая работа станков не всегда возможна и целесообразна, т.к. существуют ограничения в виде предельной мощности главного привода, жесткости и прочности обрабатываемых изделий, а также технологических параметров инструмента и оснастки.

Еще одним ограничением являются характеристики отдельных материалов. К примеру, титан и нержавеющая сталь для токарной обработки являются одними из наиболее сложных материалов и требуют особого подхода при определении параметров технологической операции.

При неправильном расчете или подборе технологических параметров работа на высоких скоростях может вызвать повышенную вибрацию и разбалансировку отдельных механизмов токарного станка. Это приводит к понижению точности и повторяемости размеров изделий. Кроме этого повышается риск поломки инструмента и выхода из строя станка.

Глубина

Припуск — это толщина металла, удаляемого токарным резцом с заготовки до достижения ею чистового размера. При обточке и расточке он удаляется поэтапно за заданное число резов. Толщина металла, удаляемого за единичный проход резца, в механообработке носит название глубина резания и измеряется в миллиметрах. В технологических расчетах и таблицах этот 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 – заданный диаметр детали.

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

В идеальном случае на удаление припуска требуется один проход резца. Но в реальности токарный процесс, как правило, включает в себя черновой и чистовой этап обработки (а для поверхностей с повышенной точностью – и получистовой). При хороших характеристиках и форме заготовки обе эти операции выполняются за два-три прохода.

Подача

Подача при токарной обработке — это длина пути при поперечном перемещении режущей кромки резца, совершаемом ей за единичный оборот шпинделя. Ее измеряют в мм/об, в технологической документации обозначают буквой S и подбирают по технологическим справочникам. Величина подачи зависит от мощности главного привода, значения t, габаритов и физических свойств обрабатываемой заготовки. При точении она рассчитывается по формуле:

Производительность токарного оборудования напрямую связана с величиной подачи.

При операции точения подача на токарном станке должна устанавливаться на максимально возможное число, но с учетом технологических параметров станка и применяемого инструмента. При операциях по черновому точению она зависит от мощности главного привода и устойчивости детали. А при чистовом точении основным критерием является заданный класс шероховатость поверхности.

Скорость

Скорость резания при токарной обработке — это суммарная траектория режущей кромки резца за единицу времени. Ее размерность — в м/мин, а в таблицах и расчетах ее обозначают буквой v и подбирают по технологической документации или рассчитывают по формулам. В последнем случае расчет происходит в следующей последовательности:

вычисляется величина t;
по справочнику выбирается значение S;
определяется табличное значение vт;
рассчитывается уточненное значение vут (умножением на корректирующие коэффициенты);
с учетом скорости вращения шпинделя выбирается фактическое значение vф.

Этот параметр является одной из основных характеристик производительности металлорежущего оборудования и напрямую влияет на эксплуатационные режимы работы токарного станка, износ инструмента и качество обрабатываемой поверхности.

Выбор режима на практике

Расчет режимов резания при токарной обработке производится специалистами отдела главного технолога предприятия или технологического бюро цеха. Полученные результаты заносят в операционную карту, в которой приводится последовательность этапов, перечень инструмента и режимы изготовления требуемой детали на конкретном токарном станке. Заводские и цеховые технологи рассчитывают параметры технологического процесса и выбирают соответствующие инструмент и оснастку, используя конструкторские чертежи, эмпирические формулы и табличные показатели из технологических справочников. Но на практике реальные условия точения могут отличаться от нормативных по следующим причинам:

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

Элементы резания при токарной обработке

Поэтому для уточнения расчетных технологических режимов применяют метод пробных проходов: точение небольших участков поверхности с подбором режимов и последующим замером геометрии и качества поверхности. Главные недостатки такой отладки технологического процесса — это возрастание трудозатрат и сверхнормативное использование производственных ресурсов. Поэтому его используют только в особых случаях:

единичное изготовление без операционной карты;
определение точности работы токарного оборудования перед запуском партии;
работа с неполноценными заготовками (брак и неточность размеров);
обточка литейных и кованых заготовок, не прошедших предварительную обдирку;
запуск в производство изделий из новых материалов.

При первом запуске в производство нового изделия, обрабатываемого на автоматизированном оборудовании, также производят пробное точение и подбирают вручную режимы резания. Токарный станок с ЧПУ выполняет все операции по программе, поэтому оператор не всегда может корректировать параметры его работы.

Кроме углеродистых сталей на токарном оборудовании обрабатывают такие металлы как легированная сталь, чугун, титан, сплавы алюминия, бронза и другие сплавы меди. Помимо этого, такую обработку используют для точения материалов с низкой температурой плавления и воспламенения, таких как пластики и дерево. При работе с пластмассами токарные станки чаще всего применяют при обработке деталей из фоторопласта, полистирола, полиуретана, оргстекла, текстолита, а также эпоксидных и карбомидовых композитов. Все перечисленные группы материалов имеют свои особенности расчета и практического применения режимов точения. Это хорошо видно на примере токарной обработки нержавейки — самого распространенного после углеродистой стали конструкционного материала.

Нержавеющая сталь характеризуется низкой теплопроводностью, вязкостью, коррозионной стойкостью, сохранением прочности и твердости при высоких температурах, а также неравномерным упрочнением. Кроме того, в состав некоторых сортов нержавеющей стали входят легирующие добавки повышенной твердости с абразивными характеристиками. Поэтому при работе с ней на практике применяют специальные режимы точения и методы охлаждения и смазки детали.

Обработка нержавейки ведется на повышенных оборотах при уменьшенной подаче. Высокая вязкость этого материала способствует созданию непрерывной вьющейся стружки.

Для решения этой проблемы применяют резцы со стружколомом. Для отвода тепла и смазки обрабатываемой поверхности в рабочую зону подается специальная СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) на основе олеиновой кислоты. Это уменьшает нагрев заготовки и снижает износ резца. В последнее время все чаще применяют современные методы, которые также уменьшают износ инструмента: направление в рабочую зону ультразвуковых волн и подвод к металлу слаботочных импульсов.

Вычисление скорости резания

Время точения металла (tосн, основное время) — самая затратная составляющая в суммарном времени изготовления единичного изделия. Поэтому от скорости выполнения этой технологической операции напрямую зависит экономическая эффективность использования токарного оборудования. Правильный расчет скорости резания при токарной обработке важен не только с точки зрения стоимостных показателей производственной операции. Ошибки в расчете и применении этого параметра может привести не только к браку детали, но и к повреждению токарного оборудования, оснастки и инструмента. Далее приводится последовательность расчета этого показателя для самой распространенной операции — обточки цилиндрической поверхности.

Основные факторы, влияющие 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 об/мин.

Но на токарном оборудовании невозможно количественно задать v в качестве параметра управления. При работе на токарных станках предусмотрена регулировка только оборотов шпинделя и подачи инструмента, которые зависит не только от значения v, но и от ряда других факторов: материала детали, мощности главного привода, вида точения и характеристик режущего инструмента. Поэтому при расчете режимов в первую очередь определяют расчетные обороты шпинделя:

На основании полученного результата по таблицам справочной литературе выбирают соответствующее значение v, которое зависит глубины точения, подачи, материала, типа резца и вида операции.

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

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

После вычисления величины t по справочникам определяют табличное значение подачи S в мм/об. В справочных таблицах учтены: вид материала (различные стали, бронза, чугун, титан, алюминиевые сплавы), тип точения (черновое, чистовое), параметры резца и геометрия его подхода к обрабатываемой поверхности. Затем по технологическим таблицам на основании полученных величин t и S определяют vτ — табличное значение скорости резания.

Далее vτ должна быть скорректирована в соответствии с реальными условиями точения, к которым относят: период стойкости и технические параметры резца, прочностные характеристики материала, физическое состояние обрабатываемых поверхностей, геометрия резания.

Корректировка vт осуществляется с помощью группы поправочных коэффициентов:

где v_ут — уточненная скорость резания; K1 — коэффициент, зависящий от времени работы резца; K2, K4 — коэффициенты, зависящие от технических параметров резца; K3 — коэффициент, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности; K4 — коэффициент, зависящий от материала резца; K5 — коэффициент, зависящий от геометрии обработки.

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

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

Формулы для токарной обработки

На последнем этапе рассчитывают фактическую скорость резания v_ф:

V_ф напрямую связана с мощностью главного двигателя станка. Поэтому она является основным параметром при выборе конкретного типа токарного станка для обработки требуемой детали.

Тема 3.2. Элементы режима резания и срезаемого слоя

В процессе обработки резанием различают рабочее движение двух видов: главное движение, определяющее скорость отделения стружки; движение подачи, обеспечивающее врезание режущей кромки инструмента в новые слои металла; скорость подачи меньше скорости главного движения.

К основным элементам режима резания относят: скорость резания, подачу, глубину резания и поперечное сечение среза (ширина и толщина среза).

Скоростью резания называют перемещение в единицу времени обрабатываемой поверхности заготовки относительно режущей кромки инструмента. Скорость резания при точении

где D — диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм; п — число оборотов заготовки в минуту.

Подача s — поступательное перемещение режущей кромки резца за один оборот обрабатываемой заготовки (рис. 190) (при точении размерность подачи — мм/об).

Глубина резания t — расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, полученное за один проход резца. При наружном продольном точении глубина резания

где d — диаметр обработанной поверхности заготовки.

Поперечное сечение среза f (площадь срезаемого слоя) равно произведению ширины а на толщину b среза или произведению подачи s на глубину резания t, т. е.

а = s sinφ и b = t/sin φ

Штучное время (затрачиваемое на изготовление одной детали) состоит из машинного (основного) и вспомогательного времени, а также из времени, необходимого на организационное и техническое обслуживание рабочего места и станка и на отдых рабочего.

Машинным или основным, называют время, затрачиваемое непосредственно па процесс резания металла. Машинное время, потребное при точении на обработку одной детали за несколько проходов, определяют по формуле

где L— расчетная длина хода резца, мм; i — число проходов

Рис.3.2.1. Элементы режима резания и расчетная длина пути резца при точении

Расчетная длина хода резца l при продольном точении (см. рис. 3.2.1) состоит из длины обрабатываемой поверхности детали l₁ длины врезания резца l₂ и перебега резца l₃, т. е.

Длина врезания резца зависит от глубины резавши и главного угла резца в плане φ, т. е.

l₂= t ctg φ

Перебег резца l₃ необходим для предотвращения образования заусенца в конце обработки и в зависимости от диаметра обрабатываемой детали принимается равным 1—3 мм.

Вспомогательным называют время, затрачиваемое на необходимые подготовительные работы (установку и снятие детали, управление станком, смену инструмента, подвод резца, измерение детали и т. д.).

Штучное время (на обработку одной детали) определяют по формуле

где Т_в — вспомогательное время; Т_обсл — время на техническое и организационное обслуживание станка (смазка станка, удаление стружки, регулировка и подналадка станка, получение чертежей обрабатываемой детали и т. д.); Т_отд — время перерывов на отдых и личные надобности рабочего.

Зная штучное время, можно определить производительность станка — число деталей, изготовляемых в единицу времени. Часовая производительность станка А (в шт/ч) определяется по формуле

Как видно, производительность станка можно увеличить за счет уменьшения машинного и вспомогательного времени, е также времени на обслуживание рабочего места и станка.

Машинное время можно существенно сократить, воспользовавшись наивыгоднейшими режимами резания и прогрессивными методами обработки. Автоматизация и механизация работ, применение рациональных приспособлений, обучение рабочих передовым методам труда — все это способствует увеличению производительности станка.

Одним из показателей качества поверхностного слоя изготовленной детали является шероховатость. Чем выше требования, предъявляемые к точности и качеству поверхностного слоя, тем длительнее процесс обработки заготовки и сложнее технологический процесс изготовления деталей машин.

Наибольшая производительность будет при работе с наибольшей подачей, глубиной резания (t = h) и скоростью главного движения резания при наименьшей длине обрабатываемой поверхности. При увеличении S_пр и t производительность возрастает, но шероховатость резко падает, поэтому обработку заготовок следует вести на таком режиме резания, при котором будут высокие точность обработки и заданная шероховатость при требуемой производительности.

Элементы режима резания назначают следующим образом. Сначала выбирают глубину резания. При этом стремятся весь припуск на обработку срезать за один рабочий ход (проход) режущего инструмента. Если по технологическим причинам необходимо делать два прохода, то при первом снимают около 80 % припуска, при втором (чистовом) - около 20 %.

Затем выбирают величину подачи. Рекомендуют назначать наибольшую допустимую величину подачи, учитывая требования точности и допустимой шероховатости обработанной поверхности, а также мощность станка, режущие свойства материала инструмента, жесткость и динамическую характеристику технологической системы. Наконец определяют скорость резания исходя из выбранных значений глубины резания, подачи и стойкости режущего инструмента.

Скорость главного движения резания при точении, например, определяют по следующей эмпирической формуле, м/с:

где C_v – коэффициент, учитывающий физико–механические свойства материала обрабатываемой заготовки и условия обработки (указан в справочниках, как и значения показателей степени х_у, у_у).

После вычисления скорости резания определяют частоту вращения шпинделя станка, соответствующую этой скорости резания, м/с:

Многие модели станков с ЧПУ имеют бесступенчатое регулирование частоты вращения шпинделя и скорости движения подачи, что позволяет обрабатывать поверхности заготовок на расчетных режимах резания.

Режим резания вводят в программу управления работой станка. Адаптивные(самонастраивающиеся) системы программного управления в процессе обработки заготовок контролируют и корректируют режим резания, учитывая изменяющиеся условия обработки: изменение сил резания, износ инструмента, деформации заготовки. Корректирование режима резания необходимо для ограничения контролируемых параметров предельными допустимыми значениями, что оптимизирует процесс обработки по выбранному критерию.

Элементы срезаемого слоя и режим резания

В процессе резания (рис. 21.3) на заготовке различают обрабатываемую поверхность 1, с которой срезается слой материала, и обработанную поверхность 3, с которой слой материала уже срезан. Поверхность резания 2 образуется режущей кромкой инструмента и. является переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

Рис. 21.3. Элементы резания и геометрия срезаемого слоя

Элементами режима резания являются скорость резания, подача и глубина резания. Скорость резания v— это путь перемещения режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности детали в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания измеряют в м/мин при всех видах обработки резанием, кроме шлифования и полирования, где ее измеряют в м/с.

Если главное движение резания является вращательным, то скорость резания определяют по формуле

_ гсР_загП 1000 '

где jD_3ar— наиболыпии диаметр заготовки (точение) или инструмента (шлифование, фрезерование, сверление), мм; п — частота вращения заготовки или инструмента, мин" 1 .

Если главное движение является возвратно-поступательным, например при строгании, то скорость резания определяют по формуле

где L — длина рабочего хода резца или заготовки, мм; п — число двойных ходов резца или заготовки, мин" [1] ;k— коэффициент, характеризующий отношение скоростей рабочего (и_р) и вспомогательного (у_в) ходов (k - v_t/v_B).

Подача S— это путь перемещения режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении движения подачи за один оборот или за один двойной ход заготовки (инструмента). При разных технологических методах обработки подача имеет следующую размерность: мм/об (подача на оборот S_a)— при точении и сверлении; мм/ход (подача на ход SJ;мм/дв.х (подача на двойной ход S_2x) — при строгании, долблении; мм/зуб (подача на зубS₂); мм/мин (минутная подачаS_M) — при фрезеровании.

Движение подачи Dможет быть продольным, направленным вдоль оси обрабатываемой заготовки (-D_Snp);поперечным — поперек этой оси (D_Sn); наклонным — под углом к оси (D_Sh);круговым — по окружности обрабатываемой заготовки(D_SKp)и др. 1

Глубина резания t— это расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки в мм, измеренное перпендикулярно к последней. При точении глубина определяется как полуразность диаметров

гдеD— диаметр обрабатываемой поверхности;d— диаметр обработанной поверхности.

Если деталь имеет большой припуск на обработку, который невозможно удалить за один проход, то его делят на несколько частей. Глубина резания в этом случае может быть различной для каждого прохода резца. Глубина резания всегда измеряется перпендикулярно к направлению подачи.

Ширина срезаемого слоя Ъ — это Длина стороны сечения срезаемого слоя, образованной поверхностью резания.

Толщина срезаемого слоя а — это длина нормали к поверхности резания, проведенной через рассматриваемую точку режущей кромки, ограниченная сечением срезаемого слоя.

Параметры S и t называются технологическими (производственными), параметры Ъ и а — физическими, так как они непосредственно влияют на физические показатели процесса резания (температуру, силу резания и т.д.). Толщина и подача, ширина срезаемого слоя и глубина резания связаны следующими зависимостями:

а = Ssintp;Ь = —-—, sin

где (р —" главный угол в плане.

К элементам процесса резания относят также основное времяt_Q,являющееся одной из составляющих штучного времени t_mT. Штучное время, затрачиваемое на изготовление одной детали, состоит из основного (машинного) t_aи вспомогательного t„времени, а также из времени, Необходимого на организационное и техническое обслуживание рабочего места £_о6 и на отдых рабочего t_or,т.е.

Основным называют время, затрачиваемое непосредственно на процесс резания металла. Машинное время при точении можно найти по следующей формуле:

гдеi— число рабочих ходов резца, необходимое для снятия припуска, оставленного на обработку; 1₀ — размер пдверхности детали, по которой осуществляется перемещение инструмента в направлении подачи, мм; Z, — величина врезания инструмента, мм; 1₂ — выход (перебег) инструмента, мм; l₃= 3. 10 мм — дополнительная длина на взятие пробных стружек;v_s= S₀n = S₂zn, где S₂— подача одного режущего лезвия на 1 зуб, мм/зуб; z — количество режущих зубьев инструмента; п — частота вращения, мин" 1 (число двойных ходов в минуту в зависимости от кинематики главного движения на станке).

Знаяt_mr,можно определить производительность станка — число деталей, изготовляемых в единицу времени. Часовая производительность станки определяется по формуле

Отсюда видно, что производительность станка можно увеличить за счет уменьшения основного и вспомогательного времени, а также времени на обслуживание рабочего места. Основное время можно сократить, воспользовавшись наивыгоднейшими режимами резания и прогрессивными методами обработки. Автоматизация и механизация работ, обучение рабочих передовым методам труда также увеличивают производительность оборудования.

Читайте также: