Важной задачей технологов является назначение режимов резания при разработке нового техпроцесса, смене заготовки. используемого инструмента и т.д.
Основными элементами режимов резания являются:
Глубина резания (t) - толщина слоя материала, снимаемого за один проход. Измеряется в направлении, перпендикулярном обработанной поверхности.
Подача (F) - величина перемещения инструмента относительно заготовки (или заготовки относительно инструмента) в направлении подачи за один оборот, рабочий ход или в единицу времени (минуту).
Скорость резания (V) - величина перемещения режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности в единицу времени. Этот параметр оказывает самое большое влияние на стойкость инструмента.
Частота вращения шпинделя (n) - число оборотов заготовки или инструмента в минуту.
Назначение режимов резания в машиностроении - это выбор такого сочетания глубины резания, подачи и скорости резания, которое обеспечивает требуемое качество обработки, максимальную производительность, оптимальную стойкость инструмента и, как следствие, минимальную себестоимость.
Существуют следующие методы назначения режимов резания
1. Табличный метод - подбор параметров по справочным таблицам общемашиностроительных нормативов, таблицам производителей инструмента.
Важно: табличные значения режимов резания рассчитаны для идеальных условий - в реальности на результат влияет жёсткость всей технологической системы (станок — приспособление — инструмент — деталь). Если станок имеет изношенные направляющие, деталь плохо закреплена или используется инструмент с большим вылетом, возникают вибрации, рекомендованные режимы необходимо корректировать в меньшую сторону на 15–25%, чтобы избежать поломки инструмента.
2. Аналитический (расчётный) метод - определение параметров по эмпирическим формулам. Формулы обычно получены экспериментально и справедливы только в тех условиях, в которых проводился эксперимент.
3. Программный метод - использование специального ПО для расчёта режимов резания, особенно распространён при работе на станках с ЧПУ.
Порядок расчёта режимов резания
1. Определение глубины резания - исходя из припуска и требований к обработке.
2. Выбор подачи - с учётом типа обработки (черновая/чистовая), материала заготовки, жёсткости станка и характеристик инструмента (геометрии, материала).
3. Расчёт скорости резания - по таблицам или формулам с учётом материала заготовки, типа инструмента и стойкости.
4. Определение частоты вращения шпинделя - по формуле
n = 1000 x V / π x D, где V - скорость резания, D - диаметр заготовки или инструмента.
5. Расчёт минутной подачи - Fм=fz×z×n, где fz - подача на зуб, z - число зубьев инструмента, n - частота вращения.
6. Проверка соответствия режимов резания возможностям станка - расчёт силы и мощности резания, сравнение с паспортными данными станка. Если расчёты превышают допустимые нагрузки, параметры корректируют.
Факторы, влияющие на выбор режимов резания
1. Материал заготовки
Основные свойства материала, влияющие на режимы:
a) Твёрдость и прочность
- чем выше - тем ниже допустимые скорость резания V и подача F.
b) Теплопроводность
- низкая (титан, нержавеющие стали) →плохой отвод тепла → перегрев
инструмента → снижение V;
- высокая (медь, алюминий) → хороший теплоотвод → можно повышать V.
c) Склонность к наклепу (упрочнению при деформации)
- требует снижения V и F, чтобы не перегружать инструмент.
d) Вязкость/хрупкость:
o вязкие материалы (низкоуглеродистые стали, алюминий) склонны к нали-панию стружки → нужны острые кромки и СОЖ;
o хрупкие материалы (чугун, бронза) дают стружку надлома → можно увеличивать F.
e) Абразивность (наличие твёрдых включений):
- чугуны с карбидами, композиты →быстрый износ инструмента → снижение V.
2. Материал режущего инструмента
- Быстрорежущие стали – низкие скорости.
- Твердые сплавы - повышенные скорости резания.
- Керамика, CBN, PCD - высокие скорости при малых подачах.
3. Жесткость технологической системы
Низкая жёсткость требует снижения режимов во избежание вибраций.
4. Тип обработки
- черновая: большие t и F, умеренная V;
- получистовая: средние значения всех параметров;
- чистовая: малые t и F, высокая V.
5. Геометрические параметры инструмента
Геометрия инструмента влияет на то, как он врезается в материал, отводит стружку и распределяет тепло.
6. Применение охлаждающих жидкостей
Они могут повысить эффективность работы и позволить использовать более агрессивные режимы.
Рекомендации
- При значительных припусках рекомендуется выполнять несколько проходов.
- Для длинных, тонких заготовок подачу уменьшают.
- При обработке жаропрочных сталей или при наличии ударных нагрузок значение подачи, определённое по таблице, умножают на поправочный коэффициент (например, 0,85 при ударных нагрузках).
- После расчёта режимов резания для современного режущего инструмента проводят экспериментальную проверку и при необходимости корректируют параметры.
Правильный выбор режимов резания позволяет достичь требуемого качества обработки, продлить срок службы инструмента и оптимизировать производственный процесс.