Назначение режима резания для обработки резьбы резцом имеет определенные отличия от других операций, выполняемых на токарных станках. Рассмотрим особенности выбора режимов для распространенного вида токарных резцов со сменными треугольными пластинами.
Скорость резания при нарезании резьбы
Скорость резания Vc при нарезании резьбы резцом можно рассчитать по формуле:
Vc = (π × D × n) / 1000 (1),
где π=3,14; D — диаметр обрабатываемой поверхности; n — частота вращения шпинделя.
Размерность скорости резания — метры в минуту:
[м/мин] = (3,14 × [мм] × [мин–1)] ) / 1000 (2).
Как определить скорость по таблицам производителя инструмента
В каталогах производителей инструмента рекомендации по скорости
резания для резьбовых резцов часто оформляются в виде таблицы.
В качестве примера рассмотрим часть такой таблицы.
В столбцах 1 и 2 таблицы с рекомендациями определяются свойства
материала заготовки: вид материала с уточнением по химическому составу и
структуре, а также его твердость.
Столбцы 3 и 4 содержат информацию об условиях обработки по ее виду и
подвергается ли инструмент удару во время работы (в приведенном
примере — обработка без удара).
5–6 столбцы определяют характеристики пластины, для которой даны
рекомендации по скорости резания: геометрия передней поверхности
пластины (стружколом) и сплав (то есть обозначение инструментального
материала совместно с износостойким покрытием). Геометрия и сплав могут
ограничивать применение пластины для обработки определенных материалов
или быть универсальными, подходящими для обработки заготовок из самых
разных материалов.
Сами рекомендации по скорости резания указаны в 7-м столбце таблицы,
в виде определенного для каждого обрабатываемого материала диапазона.
Для каждого диапазона возможных скоростей резания выделено значение
«первого выбора»: обозначено «жирным» шрифтом в таблице.
Перевод скорости в частоту вращения шпинделя
Чтобы перевести скорость резания в частоту вращения шпинделя можно воспользоваться формулой, получаемой из формулы 1:
n = (1000 × Vc) / (π × D) (3).
Заметим, что от величины скорости резания зависит производительность
обработки: выше скорость — больше производительность. Однако высокая
скорость негативно сказывается на стойкости инструмента.
Подача при нарезании резьбы
Подача на оборот
При простейшей схеме нарезания резьбы резцом, инструмент совершает
несколько проходов с продольной подачей, при каждом проходе углубляясь
в материал заготовки. Скорость подачи при этом определяется параметрами
обрабатываемой резьбы: подача на оборот, которая определяется как путь,
пройденный инструментом за один оборот заготовки, равна шагу резьбы.
Существуют более сложные схемы нарезания резьбы, но принцип соответствия подачи на оборот шагу резьбы в целом сохраняется и для них.
Минутная подача
Кроме подачи на оборот, при точении рассматривают также минутную подачу Vf — это путь, пройденный резцом в единицу времени. Формула минутной подачи:
Vf = fn × n (4),
где fn — подача на оборот; n — частота вращения шпинделя.
Размерность минутной подачи — миллиметры в минуту:
[мм/мин] = [мм/об] × [мин–1)] (5).
Именно с помощью минутной подачи можно оценить производительность
обработки: чем она выше, тем за меньшее время инструмент совершит все
проходы, необходимые для полного формирования резьбы. При этом подача
на оборот задана шагом обрабатываемой резьбы, и из формулы 4 видно,
что увеличение минутной подачи возможно только за счет частоты вращения
шпинделя, которая определяется скоростью резания (формула 3).
Глубина резания при резьбонарезании
При нарезании резьбы пластина испытывает значительную нагрузку. Поэтому обработку резьбы выполняют за несколько проходов.
Почему важна стратегия врезания
Так как с каждым последующим проходом длина режущей кромки,
контактирующей с заготовкой, увеличивается, нагрузка на нее растет,
рекомендуется уменьшать глубину резания от прохода к проходу.
Пример таблицы проходов (для метрической резьбы)
В каталогах производителей инструмента можно найти таблицы
с рекомендациями по количеству проходов и глубине резания на каждом
из проходов для различных резьб. Ниже представлен фрагмент таблицы
с такими рекомендациями для наружной и внутренней метрической резьбы
с определенным шагом. Например, для наружной метрической резьбы с шагом 1,25 мм общая глубина резания равна 0,79 мм. Предлагается обрабатывать такую резьбу за 6 проходов с постепенным уменьшением глубины резания от 0,17 мм на первом проходе до 0,08 мм на последнем шестом.
Краткий алгоритм выбора режимов резания
- Скорость берите из таблицы производителя и считайте обороты шпинделя по формуле n=(1000×Vc)/(π×D).
- Подача равна шагу резьбы (fn=P). Минутная подача = шаг × обороты.
- Глубина: делите общий припуск на проходы, уменьшая глубину с каждым разом.